L'innovativa tecnologia a membrana offre un'estrazione efficiente del litio dalle fonti d'acqua

Una svolta nella scienza dei materiali ha portato allo sviluppo di una nuova membrana progettata per estrarre selettivamente il litio dall'acqua, sbloccando potenzialmente vaste riserve inutilizzate di questo metallo energetico fondamentale.

Mentre l'approvvigionamento convenzionale di litio si basa in gran parte sull'estrazione di rocce dure e sull'evaporazione dei laghi salati, la maggior parte del litio del pianeta è in realtà disciolto nell'acqua di mare e nelle salamoie del sottosuolo. Tuttavia, isolare il litio da queste fonti è stato storicamente costoso e inefficiente a causa della presenza di ioni concorrenti.

La membrana di nuova concezione funziona separando gli ioni presenti nell'acqua in base alle loro dimensioni e alla loro carica elettrica. È stata progettata per filtrare i cationi indesiderati (ioni caricati positivamente), consentendo al contempo un isolamento più efficace del litio.

La membrana stessa è composta da vermiculite, un minerale argilloso naturalmente abbondante e relativamente poco costoso. Attraverso una tecnica specializzata, il materiale viene esfoliato in fogli ultrasottili, ciascuno dello spessore di appena un miliardesimo di metro, e poi riassemblato in una struttura filtrante a strati.

Per mantenere l'integrità strutturale in ambienti acquosi, tra gli strati vengono inserite microscopiche colonne di ossido di alluminio. Queste fungono da supporti stabilizzanti e contribuiscono a controllare le proprietà di carica superficiale della membrana.

Un'innovazione chiave nel design consiste nella modifica della carica superficiale della membrana per migliorare la selettività al litio. Introducendo ioni sodio, il profilo di carica della membrana viene modificato per attrarre meglio gli ioni litio e respingere quelli di dimensioni simili ma meno desiderabili, come il magnesio. Ulteriori ioni sodio vengono utilizzati per restringere ulteriormente le dimensioni dei pori, garantendo il passaggio di ioni più piccoli come sodio e potassio, mentre gli ioni litio più grandi vengono trattenuti.

Questo approccio a doppio meccanismo, ovvero la discriminazione sia in base al raggio ionico che alla carica elettrica, consente un recupero del litio notevolmente migliorato da fonti diluite come acqua di mare e salamoie.

Tali progressi nella separazione selettiva degli ioni potrebbero aprire la strada a forniture di litio più diversificate e accessibili a livello nazionale. Hanno anche il potenziale di ridurre la dipendenza da attività estrattive geograficamente concentrate e aprire le porte a nuove forme di approvvigionamento di litio in località precedentemente considerate antieconomiche.