Onderzoekers van het Argonne National Laboratory en de Universiteit van Chicago hebben een innovatieve membraantechnologie ontwikkeld die lithium efficiënt uit water kan extraheren. Deze technologie maakt gebruik van vermiculiet, een natuurlijk voorkomende klei, die wordt omgevormd tot ultradunne lagen die als filter fungeren. Om de stabiliteit van deze lagen in water te waarborgen, worden microscopische aluminiumoxide-pilaren tussen de lagen geplaatst, wat de negatieve oppervlakte-lading neutraliseert en de structuur versterkt.
Vervolgens worden natriumkationen geïntroduceerd, wat de oppervlakte-lading van het membraan positief maakt. In zout water dragen zowel magnesium- als lithium-ionen een positieve lading, maar magnesium-ionen hebben een hogere lading (+2) in vergelijking met lithium-ionen (+1). Het positief geladen oppervlak van het membraan stoot de sterker geladen magnesium-ionen effectiever af, waardoor lithium-ionen gemakkelijker kunnen passeren. Door de poriegrootte van het membraan verder aan te passen, kunnen kleinere ionen zoals natrium en kalium doorlaten, terwijl grotere lithium-ionen worden vastgehouden.
Deze technologie biedt een potentieel kosteneffectieve en schaalbare methode voor het extraheren van lithium uit onconventionele bronnen zoals zeewater en ondergrondse zoutwaterreservoirs. Dit kan bijdragen aan het verminderen van de afhankelijkheid van buitenlandse leveranciers en het ontsluiten van nieuwe lithiumreserves. Bovendien kan deze aanpak worden aangepast voor het terugwinnen van andere essentiële mineralen, zoals nikkel, kobalt en zeldzame aardmetalen, en het verwijderen van schadelijke verontreinigingen uit waterbronnen.
De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials. Het onderzoek werd gefinancierd door het Advanced Materials for Energy-Water Systems (AMEWS) Energy Frontier Research Center, ondersteund door het Amerikaanse Department of Energy's Office of Basic Energy Sciences.