Nước muối giàu lithium ở Silver Peak, Nevada. Ảnh: TNS
Theo Cosmos Magazine, với nhu cầu lithium toàn cầu tiếp tục tăng nhằm sử dụng trong pin sạc, các nhà nghiên cứu Trung Quốc phát triển một phương pháp bền vững hơn để sản xuất nguồn tài nguyên thiết yếu này. Phương pháp mới sử dụng thiết bị bay hơi chạy bằng năng lượng mặt trời để chiết xuất lithium từ các hồ có độ mặn cao và tạo ra nước ngọt như một phụ phẩm.
"Nghiên cứu này giúp hướng tới mở rộng quy mô và thân thiện với môi trường để chiết xuất lithium từ nguồn tài nguyên muối dồi dào, đồng thời thúc đẩy mục tiêu khử carbon toàn cầu thông qua việc tích hợp năng lượng mặt trời tái tạo", đồng tác giả nghiên cứu Yu Tang, giáo sư hóa học tại Đại học Lan Châu, Trung Quốc, cho biết.
Dù phần lớn lithium được khai thác trên Trái Đất đến từ mỏ quặng, có một số kỹ thuật chiết xuất lithium tìm thấy trong nước mặn. Tuy nhiên, các phương pháp này thường liên quan đến sử dụng đất trên quy mô lớn, chu kỳ hoạt động kéo dài nhiều tháng và sử dụng hóa chất ăn mòn, góp phần làm tăng chi phí môi trường và kinh tế. Các nhà khoa học cũng phát hiện hồ nước mặn có nồng độ lithium và hiệu suất chiết xuất thấp.
Phương pháp mới công bố trên tạp chí Advanced Functional Materials hôm 3/9 cho thấy công nghệ bay hơi sử dụng năng lượng mặt trời có thể mang lại giải pháp đầy hứa hẹn. Phương pháp này sử dụng thiết bị bay hơi chạy bằng năng lượng mặt trời để chiết xuất lithium từ nước muối bằng cách sử dụng một dạng mangan dioxit (MnO2) liên kết mạnh với lithium.
Khi thử nghiệm phương pháp mới, nhóm nghiên cứu nhận thấy nó không chỉ thu thập lithium với tác động môi trường thấp mà còn loại bỏ muối và các khoáng chất khác khỏi nước, tạo ra nước ngọt thông qua quá trình gọi là khử muối. Theo họ, hệ thống tích hợp này kết hợp tăng cường quang nhiệt, hấp phụ ion chọn lọc và thiết kế có thể mở rộng quy mô để cải tiến hiệu suất. Đồng thời, hiệu ứng nhiệt do năng lượng mặt trời tạo ra làm tăng nhiệt độ dung dịch, giảm độ nhớt của dung dịch, qua đó tăng tốc độ khuếch tán lithium và tăng cường động lực hấp thụ.
Khi nhóm nghiên cứu thử nghiệm thực địa phương pháp mới, họ đạt độ chọn lọc lithium lên đến 89,5%. Ngoài ra, họ còn phát triển thiết bị bay hơi quy mô lớn cho kết quả tương đương khi thử nghiệm ngoài trời. Các nhà nghiên cứu cũng kiểm tra nước ngọt sản xuất được và nhận thấy mẫu nước đáp ứng các tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế Thế giới. Với chỉ 3% lượng nước trên thế giới là nước ngọt, phụ phẩm này có thể giúp khắc phục tình trạng khan hiếm nước trong tương lai.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy phương pháp của họ giảm 87% nhu cầu năng lượng so với phương pháp thông thường, đồng thời giảm 77,35- 93,11% chi phí môi trường. Họ hy vọng rằng phương pháp sẽ cung cấp một giải pháp thân thiện với môi trường cho vấn đề thiếu hụt lithium, đồng thời sản xuất nước ngọt.
Pin sạc lithium-ion được sử dụng trong xe điện, thiết bị và bộ lưu trữ năng lượng, khiến lithium trở thành loại khoáng sản có nhu cầu ngày càng cao. Từ năm 2017, nhu cầu lithium đã tăng gấp 3 lần, giới chuyên gia dự đoán nguồn cung sẽ thiếu hụt vào thập niên 2030. Để tránh tình trạng cạn kiệt lithium, những nhà khoa học và nghiên cứu đang phát triển nhiều giải pháp để chiết xuất khoáng sản có giá trị cao này từ thiên nhiên, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.
An Khang (Theo Cosmos Magazine)
