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Extracción de litio sostenible para baterías EV
Los científicos de la Universidad de Rice desarrollan membrana de selectividad de litio casi perfecta.
En la carrera para asegurar baterías de litio para vehículos eléctricos (EV), los investigadores de la Universidad de Rice han presentado un método de extracción innovador que podría transformar la industria.Su estudio, publicado en Science Advances, demuestra un uso innovador de electrolitos de estado sólido (SSE) como materiales de membrana, logrando selectividad de litio casi perfecta en soluciones acuosas.
Inicialmente diseñada para la conducción de iones de litio en baterías de estado sólido, los SSE se han reutilizado para permitir un nivel de separación de iones sin precedentes.A diferencia de las membranas convencionales que usan poros a nanoescala para el transporte de iones, las SSE operan a través de un mecanismo de salto anhidro dentro de una red cristalina rígida.Esta estructura bloquea efectivamente los iones competidores como el sodio y el magnesio, lo que permite que solo pase el litio.
"El desafío no es solo aumentar la producción de litio, sino que lo está haciendo de una manera sostenible y económicamente viable", dijo el investigador principal Menachem Elimelech, profesor de la Universidad de Rice.
Los métodos tradicionales de extracción de litio, incluida la minería y la evaporación de salmuera, son intensivas en recursos y con recursos dañinos.Los científicos han estado explorando la extracción directa de litio (DLE) de fuentes no convencionales como aguas residuales industriales y salmueras geotérmicas para abordar estos problemas.Sin embargo, las tecnologías DLE existentes luchan con la selectividad de iones, lo que hace que la separación de litio sea ineficiente.
El equipo de Elimelech superó este desafío utilizando membranas basadas en SSE en un sistema de electrodiálisis, donde un campo eléctrico aplicado impulsa iones de litio a través de la membrana.Incluso en soluciones con altas concentraciones de iones competidores, las membranas SSE alcanzaron constantemente niveles de pureza de litio que las tecnologías convencionales no han logrado alcanzar.
"La red SSE actúa como un tamiz molecular, excluyendo iones no deseados al tiempo que permite que pase el litio", explicó Sohum Patel, el primer autor e investigador postdoctoral del estudio en el MIT.
A medida que la demanda de litio aumenta en el EV, la electrónica y los sectores de energía renovable, este avance podría proporcionar una solución sostenible para la recolección de litio.Al reducir la dependencia de la minería y la purificación intensiva en productos químicos, la extracción basada en SSE podría asegurar un suministro de litio estable con un impacto ambiental mínimo.Más allá del litio, los investigadores creen que las membranas de SSE podrían inspirar nuevas tecnologías para extraer otros elementos críticos, allanando el camino para una recuperación de recursos más sostenible.