استخراج ليثيوم بطاريات السيارات من مياه البحر

استخراج الليثيوم من مياه البحر (الفريق البحثي)

يعتبر الليثيوم عنصراً حيويا في البطاريات التي تشغل السيارات الكهربائية، ولكن من المتوقع أن يؤدي ارتفاع الطلب عليه إلى استنفاد الاحتياطيات الأرضية بحلول عام 2080؛ وهو ما دفع باحثون من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية بالسعودية (كاوست) الآن إلى «تطوير نظام قابل للتطبيق اقتصادياً يمكنه استخراج الليثيوم عالي النقاء من مياه البحر، وينتج من هذه العملية كمنتج ثانوي الهيدروجين والكلور».
وتحتوي المحيطات على كمية من الليثيوم أكثر بنحو 5 آلاف مرة من اليابسة، ولكن بتركيزات منخفضة للغاية تبلغ نحو 0.2 جزء في المليون (جزء في المليون)، وتوجد جميع الأيونات الأكبر، بما في ذلك الصوديوم والماغنيسيوم والبوتاسيوم في مياه البحر بتركيزات أعلى بكثير؛ ومع ذلك، فإن الجهود البحثية السابقة لاستخراج الليثيوم من هذا المزيج قد أسفرت عن القليل.
وقام فريق «كاوست» بحل هذه المشكلة بخلية كهروكيميائية تحتوي على غشاء خزفي يحتوي هيكله البلوري على ثقوب واسعة بما يكفي للسماح بمرور أيونات الليثيوم أثناء منع أيونات معدنية أكبر، وقدموا شرحاً للكيفية في دراسة نشرت بالعدد الأخير من دورية الطاقة وعلوم البيئة.
واختبر الباحثون النظام باستخدام مياه البحر من البحر الأحمر، وعند جهد 3.25 فولت، نجحت الخلية المصنعة في حصاد الليثيوم الذي يحتوي على آثار قليلة من أيونات معدنية أخرى، وكان نقياً بما يكفي لتلبية متطلبات مصنعي البطاريات.
وقال زيبينج لاي، من قسم العلوم الفيزيائية والهندسة بجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية، الباحث الرئيسي بالدراسة في تقرير نشره، أول من أمس الموقع الإلكتروني للجامعة «النظام المصنّع يحتاج فقط إلى 5 دولارات أميركية من الكهرباء لاستخراج كيلوغرام واحد من الليثيوم من مياه البحر، ويمكن لقيمة الهيدروجين والكلور التي تنتجها الخلية كمنتج ثانوي تعويض هذه التكلفة، ويمكن أيضاً استخدام مياه البحر المتبقية في محطات تحلية المياه لتوفير المياه العذبة». وأضاف «سنواصل تحسين هيكل الغشاء المستخدم في تصميم الخلية لتحسين كفاءة العملية، ونأمل أيضاً في التعاون مع مصانع الزجاج لإنتاج غشاء على نطاق واسع وبتكلفة معقولة».