Acqua di mare: una fonte illimitata di litio per produrre batterie

Con il mercato dei veicoli elettrici e dell’energia solare in forte espansione, le batterie al litio e le materie prime di cui hanno bisogno sono sempre più richieste. Una delle principali difficoltà in termini di approvvigionamento riguarda proprio il metallo da cui prendono nome, ossia il litio. Le scorte di questo minerale sono limitate e concentrate in una manciata di paesi, dove il metallo viene estratto da rocce lignee o da salamoie superficiali. E in molti casi il processo è insostenibile a livello ambientale.

Ora i ricercatori dell’Università di Stanford potrebbero aver trovato un modo di estrarlo da un’altra fonte primaria, fino ad oggi non sfruttata: l’acqua di mare. Gli oceani contengono infatti circa 180 miliardi di tonnellate di litio diluito (circa 0.2 parti per milione). Tuttavia, i vari tentativi per separarlo dall’acqua, basandosi sull’evaporazione, non si sono dimostrati economicamente fattibili a causa dei lunghi tempi del processo e di una serie di trattamenti post estrazione per rimuovere gli elementi indesiderati. Un metodo alternativo è quello dell’estrazione elettrochimica tramite elettrodi in grado di catturare ioni litio. Si tratta degli stessi elementi delle batterie, costruiti da materiali stratificati che intrappolano
e trattengono gli ioni litio. Il problema di questo processo è che cattura anche il sodio, 100.000 volte più abbondante nell’acqua di mare rispetto al primo e quindi in grado di rubargli il posto.

Una possibile soluzione

Il gruppo di studio della Stanford, guidato da Yi Cui, ha quindi cercato un metodo per rendere più selettiva questa cattura. Innanzitutto, hanno rivestito superficialmente l’elettrodo con una sorta di barriera composta da uno strato di biossido di titanio: essendo gli ioni di litio più piccoli del sodio, questo blocco rende più semplice il filtraggio dei materiali. Quindi hanno realizzato un ciclo di tensione alternata: negativa, spenta, positiva, spenta e così via. Come spiega Cui, la variazione di tensione fa sì che sia gli ioni di litio che di sodio si muovano attraverso l’elettrodo nel momento dell’accensione, si fermino quando la tensione è spenta e, infine, inizino a tornare al punto di partenza quando la corrente viene invertita.

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