Des cordes qui aspirent de la saumure pourraient aider à approvisionner le monde en lithium

Une nouvelle technique respectueuse de l’environnement qui utilise des séries de chaînes pour extraire le lithium de la saumure, et potentiellement même de l’eau de mer, pourrait aider à répondre à la demande mondiale croissante de métal, nécessaire aux batteries des véhicules électriques et au stockage sur réseau alors que le monde s’oriente vers l’électrification et zéro. -l’énergie carbonée.

À l’heure actuelle, l’extraction du lithium nécessite beaucoup d’énergie, de produits chimiques, de terrain et de temps. Elle est également limitée à quelques régions du monde où le lithium est présent à des concentrations suffisamment élevées et où les conditions sont propices aux bassins d’évaporation, notamment l’Australie et l’Amérique du Sud. La méthode d’exploitation minière la plus courante consiste à pomper la saumure des aquifères souterrains pour former de vastes bassins à la surface. Des millions de litres d’eau s’évaporent ensuite pendant 18 mois, permettant finalement la formation de carbonate de lithium à partir des sels de chlorure de lithium. Cependant, de telles opérations sont également connues pour contaminer les eaux souterraines et nuire aux écosystèmes et aux communautés autochtones.

Aujourd’hui, le groupe de Z Jason Ren de l’Université de Princeton, aux États-Unis, a mis au point une technique de cristallisation efficace et auto-concentrée qui récupère sélectivement le lithium de la saumure et de l’eau de mer en faisant pendre les extrémités de cordes spécialement conçues dans le liquide. «Nous n’avons pas besoin d’appliquer de produits chimiques supplémentaires, comme c’est le cas avec de nombreuses autres technologies d’extraction, et le processus permet d’économiser beaucoup d’eau par rapport aux approches traditionnelles d’évaporation», explique Ren.

La technique utilise des fibres de cellulose techniques, que l’équipe a optimisées pour l’action capillaire et l’évaporation. À la base, les fibres aiment l’eau, tandis que leur surface est hydrofuge. Les fibres étaient d’abord filées en un fil serré. Quatre de ces fils ont ensuite été torsadés ensemble pour créer des ficelles qui, selon des expériences, pouvaient attirer l’eau plus haut.

Lorsque les cordes ont été plongées dans de l’eau salée contenant du lithium, les chercheurs ont observé que les cordes aspiraient le liquide par capillarité, tout comme les plantes aspirent l’eau de leurs racines jusqu’à leurs feuilles. L’eau a alors commencé à s’évaporer de la surface des cordes pour laisser derrière elle des ions lithium et sodium. Au fur et à mesure que davantage de saumure était aspirée et évaporée, les sels se concentraient pour former des cristaux de chlorure de sodium et de chlorure de lithium.

Il est important de noter que la cristallisation des sels de sodium et de lithium se produit à des points distincts de la chaîne en raison de leurs solubilités différentes, ce qui signifie que le chlorure de lithium pourrait être facilement récolté sans processus supplémentaires. L’équipe a créé un tableau de 100 chaînes montrant comment il peut être étendu.

« Notre processus est comme mettre un bassin d’évaporation sur une chaîne, nous permettant d’obtenir des récoltes de lithium avec une empreinte spatiale considérablement réduite et avec un contrôle plus précis du processus », explique Sunxiang (Sean) Zheng, co-auteur de l’étude. le lancement d’une startup, PureLi, pour développer la technologie.

«L’ingéniosité des auteurs consiste à appliquer à cette saumure beaucoup plus précieuse une technique connue pour fonctionner très bien avec d’autres saumures», commente Shihong Lin, ingénieur en environnement à l’université Vanderbilt, aux États-Unis. «L’utilisation de cette approche peu coûteuse et sans produits chimiques peut facilement multiplier par plusieurs la productivité des lacs de saumure actuels et potentiellement étancher notre soif de lithium.»

Cependant, Lin aimerait voir davantage d’expériences utilisant de véritables saumures de lacs salés contenant des composants susceptibles de poser des problèmes. «Par exemple, le chlorure de magnésium a une solubilité élevée et finira probablement dans la région riche en lithium (des chaînes), nécessitant une séparation ultérieure comme celle qui est actuellement pratiquée», explique-t-il. « Une autre préoccupation est la présence de minéraux à peine solubles qui peuvent former du tartre sur les cordes et compromettre la réutilisation du système. »