Le lithium peut-il également être extrait des eaux usées ?

Quiconque utilise un téléphone portable, un ordinateur portable ou une voiture électrique doit compter sur le lithium. Il y a une grande demande pour cet élément. Bien que le lithium soit en quantité suffisante dans le monde entier, l'obtention et l'extraction du lithium restent un processus difficile et inefficace.

Une équipe interdisciplinaire d'ingénieurs et de scientifiques développe une méthode pour extraire le lithium de l'eau contaminée.

De nouvelles recherches publiées cette semaine dans les actes de la National Academy of Sciences pourraient simplifier le processus d'extraction du lithium de la saumure, créant potentiellement une plus grande offre et réduisant le coût des composants de la batterie pour alimenter les véhicules électriques, l'électronique et un large éventail d'autres appareils.

À l'heure actuelle, le lithium est le plus souvent obtenu à partir d'eau salée en Amérique du Sud par évaporation solaire, ce qui est un processus coûteux et peut prendre plusieurs années. De plus, une grande quantité de lithium sera perdue dans ce processus.

Les équipes de recherche de l'Université du Texas à Austin et de l'Université de Californie à Santa Barbara ont conçu une membrane capable de séparer avec précision le lithium d'autres ions tels que le sodium, améliorant considérablement l'efficacité de la collecte des éléments convoités.

Benny Freeman, professeur au département de génie chimique mcketta de l'Université du Texas à Austin, a déclaré :" ; les résultats de cette étude sont d'une grande importance pour résoudre les principales contraintes de ressources du lithium, et il est possible d'extraire du lithium de l'eau générée par la production de pétrole et de gaz pour les batteries et co-auteur d'articles."

En plus de la saumure, les eaux usées de la production de pétrole et de gaz contiennent également du lithium, mais il n'a pas été développé aujourd'hui. Les chercheurs ont déclaré que l'eau de la fracturation hydraulique du schiste Eagle Ford au Texas pourrait produire suffisamment de lithium pour 300 batteries de véhicules électriques ou 1,7 million de smartphones en une semaine seulement. Cet exemple montre l'ampleur des opportunités de cette nouvelle technologie pour augmenter significativement l'approvisionnement en lithium et réduire le coût des équipements qui en dépendent.

Le cœur de cette découverte est la nouvelle membrane polymère fabriquée par des chercheurs à l'aide d'éther couronne, un ligand doté d'une fonction chimique spécifique et capable de lier certains ions. Les éthers couronne n'ont pas été appliqués ou étudiés dans le cadre d'une membrane de traitement de l'eau auparavant, mais ils peuvent être le composant clé de l'extraction du lithium, une molécule spécifique dans l'eau.

Dans la plupart des polymères, le sodium traverse la membrane plus rapidement que le lithium. Cependant, dans ces nouveaux matériaux, le lithium se déplace plus rapidement que le sodium, qui est un polluant courant dans la saumure contenant du lithium. Grâce à la modélisation informatique, l'équipe a découvert pourquoi cela s'est produit. Les ions sodium se combinent avec les éthers couronnes pour les ralentir, tandis que les ions lithium restent non liés, leur permettant de traverser le polymère plus rapidement.

Ces découvertes représentent une nouvelle frontière dans la science des membranes et nécessitent une coopération approfondie entre les universités dans les domaines de la synthèse des polymères, de la caractérisation des membranes, de la modélisation et de la simulation. La recherche a été financée par le centre des matériaux du système de l'eau et de l'énergie, le centre de recherche sur la frontière énergétique de l'UT Austin financé par le département américain de l'énergie.