A Rice Egyetem kutatói kifejlesztettek egy új technológiát, amellyel – a súlyosan mérgező perfluoralkil- és polifluoralkil-anyagokban (PFAS) megkötött fluort felhasználva – gyors, környezetbarát eljárással nyerik ki a lítiumot magas sótartalmú sóoldatból.

A PFAS anyagok hírhedt környezeti károsítók: vegyületei megmaradnak a talajban, szennyezik az ivóvizet, és híresen ellenállnak a lebomlásnak. A sóoldatból történő lítiumkitermelés kevésbé károsíthatja a környezetet, mint a hagyományos bányászat, de még mindig vannak kihívások, mint például a szelektivitás, a költségek és a vízfelhasználás. 

A folyamat első lépéseként aktívszénnel vonják ki a PFAS-t a tűzoltó habból és a vízből. Majd a telített szenet magas sótartalmú sóoldattal keverik össze, ami egyedi reakciós környezetet hoz létre. Ebben a közegben a bezárt fluor-anionok felszabadulhatnak, hogy a lítium-kationokhoz kötődjenek. Ez a hulladékhasznosítási megközelítés a vízszűrés problémás melléktermékét az akkumulátorok ellátási láncának létfontosságú alapanyagává alakítja.

A fluor felszabadításához gyorsfűtési technológiát alkalmaztak. A keveréket nagy energiájú impulzusokkal bombázták, így a hőmérséklet milliszekundumok alatt 1000 Celsius-fok fölé emelkedett. Az intenzív hő megszakítja az erős szén-fluor kötéseket. Miután felszabadultak, a fluoratomok új partnert keresnek, és megtalálják azt a sóoldatban lévő lítiumban, így lítium-fluoridot képezve.

A lítium sóvá alakítása azonban csak a feladatok fele. A sóoldat egy zavaros keverék kalcium, magnézium és káliumból. Ahhoz, hogy a fehér aranyat kivonják a keverékből, ismét hevítik a masszát, hogy a lítium elpárologjon belőle. 

A villámdesztilláció 99 százalékos tisztaságú, illékony lítiumáramot eredményezett, és mindössze néhány másodperc alatt 82 százalékos visszanyerési arányt ért el. A visszanyert lítium-fluoridot beépítették a standard akkumulátor-elektrolitokba. Kiterjedt tesztelés igazolta, hogy ez az újrahasznosított forrás javította a lítium-ion akkumulátorok stabilitását és teljesítményét a hagyományos anyagokhoz képest.

Forrás: Interesting Engineering

Borítóképünk illusztráció, forrása: Stock Adobe