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Missione per estrarre l'acqua di mare per i progressi del litio
I ricercatori dell'Agenzia giapponese per l'energia atomica hanno escogitato un nuovo metodo di trattamento dell'acqua di mare per estrarre il litio, un elemento che svolge un ruolo chiave nelle batterie avanzate per veicoli elettrici e che, se le attuali previsioni per il mercato dei veicoli elettrici si rivelano accurate, potrebbe essere in scarsità entro la fine del decennio.
Scrivo nel nuovo numero della rivista dissalazione , Tsuyoshi Hoshino, scienziato del Rokkasho Fusion Institute della JAEA, proposto un metodo per il recupero del litio dall'acqua di mare mediante la dialisi. Ad anni ancora dalla commercializzazione, il sistema si basa su una cella di dialisi con una membrana costituita da un materiale superconduttore. Il litio è l'unico ione nell'acqua di mare che può passare attraverso la membrana, dal lato dell'elettrodo negativo della cellula al lato dell'elettrodo positivo.
Il metodo mostra una buona efficienza energetica ed è facilmente scalabile, scrive Hoshino.
Il lavoro di Hoshino si unisce a una lunga tradizione che include sia nuovi modi per recuperare il litio sia il sogno più ampio di estrarre minerali preziosi dal mare. Le persone hanno estratto il sale dal mare per eoni. La storia dell'estrazione mineraria dei fondali marini risale al 1872, quando l'HMS Sfidante , una nave oceanografica britannica, ha scoperto il manganese sul fondo dell'oceano. Entro la metà del XX secolo le persone avevano iniziato a cercare di estrarre la vasta ricchezza minerale disciolta nell'acqua di mare, un compito difficile date le basse concentrazioni di minerali recuperati. Oggi una fiorente industria estrae magnesio dall'acqua di mare, ma la produzione economica di litio dal mare si è rivelata sfuggente. L'elemento si trova in concentrazioni estremamente basse nell'oceano e ha già una catena di approvvigionamento consolidata, principalmente dai laghi salati del Sud America.
Se il metodo di Hoshino si dimostrerà efficiente ed economico, potrebbe trasformare un mercato che ha visto molti investimenti e presunte innovazioni negli ultimi anni ma è rimasto ostinatamente resistente alle nuove tecnologie e alle nuove fonti di approvvigionamento. La maggior parte del litio viene ancora recuperata oggi come da mezzo secolo: evaporando la salamoia raccolta dai laghi salati nelle valli chiuse in alcune parti del Cile, dell'Argentina e della Bolivia.
Negli ultimi anni sono apparse con crescente frequenza previsioni di crisi di approvvigionamento di litio. Molti analisti, anche se non tutti, ritengono che la crescente domanda da parte dei produttori di batterie per veicoli elettrici, in particolare Tesla, la cui prossima Gigafactory dovrebbe quasi raddoppiare la domanda mondiale di litio, sia sicuro di filtrare le forniture da fonti tradizionali.
Penso che vedremo carenze, afferma Simon Moores, capo della società di consulenza sui minerali e l'industria mineraria Benchmark Intelligence. È necessaria una nuova fornitura ora e lo sarà in futuro, anche se si verificherà una parte delle espansioni pianificate nella produzione di batterie.
Il monitoraggio dei prezzi del litio da parte del benchmark mostra un aumento costante negli ultimi anni e Moores non prevede un calo dei prezzi a breve. Ciò sta alimentando la ricerca e lo sviluppo al livello più elementare, come con il lavoro di Hoshino, e sta guidando nuovi investimenti in laghi salati che potrebbero produrre litio, in particolare in Nevada, dove Tesla sta costruendo la Gigafactory. (Vedi La massiccia fabbrica di Tesla in Nevada avrà bisogno di enormi risultati per ripagare.)
Dajin Resources, con sede a Vancouver, è stato recentemente rilasciato il test al litio risulta dalla sua proprietà Alkali Lake nella contea di Esmeralda, Nevada, mostrando concentrazioni promettenti di litio. L'azienda possiede anche una superficie nella regione di Teels Marsh, nella contea di Mineral. Dajin prevede di recuperare il litio utilizzando metodi convenzionali, afferma il presidente Brian Findlay.
Esistono numerose tecnologie diverse e interessanti, ma tutte iniziano con salamoia ad alta concentrazione, afferma Findlay. E la tecnologia collaudata più semplice è l'evaporazione. In effetti, è difficile competere con un processo naturale.
Questo non impedisce a imprenditori e ricercatori di provarci. Uno dei metodi più interessanti è l'osmosi inversa, una tecnica che potrebbe, in teoria, estrarre il litio molto più velocemente dei 18-24 mesi necessari per l'evaporazione della salamoia. (Uno dei problemi strutturali dell'attuale industria di produzione del litio è che, a causa del lungo tempo di attesa necessario per l'evaporazione, è difficile aumentare rapidamente la produzione in risposta alla nuova domanda.) Materiali simbolici , con sede a Pleasanton, in California, vuole utilizzare l'osmosi inversa per rimuovere il litio dalle acque reflue provenienti dall'impianto geotermico di Featherstone vicino al Salton Sea in California. Sarebbe una soluzione elegante, combinando la generazione di energia pulita con il recupero al litio per le batterie dei veicoli elettrici. Ma secondo quanto riferito, Simbol sta cercando un acquirente e a febbraio lo farà licenziato la maggior parte dei suoi lavoratori . (I rappresentanti di Simbol non hanno risposto alle richieste di commento per questo articolo.) Finora, almeno, l'osmosi inversa sembra un'altra tecnologia promettente che non è riuscita a trovare trazione.
Questo ci riporta al più grande deposito di litio del mondo: il mare. Negli ultimi anni nuovi processi e materiali, tra cui grafene , hanno mostrato risultati promettenti nel rendere l'estrazione mineraria del mare una realtà. I ricercatori dell'Università della Carolina del Nord, ad esempio, hanno progettato una struttura metallo-organica per raccogliere ioni contenenti uranio dall'acqua di mare. Hoshino crede che la sua cella per dialisi dell'acqua di mare per il recupero del litio potrebbe essere commercializzata entro cinque anni.
È chiaro che con l'espansione del settore delle batterie avanzate, questi sforzi continueranno. Per ora, però, è ancora difficile competere con i processi naturali.