Quy trình mới cho phép khai thác Lithium ở Đức

Được xuất bản lần đầu trên Học viện Công nghệ Karlsruhe

Cho dù là bộ lưu trữ năng lượng dạng lưới, khả năng di chuyển bằng điện hay thiết bị điện tử đeo được - pin lithium-ion đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Hàng triệu tấn lithium được khai thác ở những nơi xa nước Đức để sản xuất chúng mỗi năm. Tuy nhiên, một phát minh của các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) giờ đây cũng có thể cho phép khai thác kinh tế ở quốc gia này. Kế hoạch là chiết xuất lithium bằng quy trình xâm lấn tối thiểu từ vùng nước sâu trong các nhà máy địa nhiệt của Upper Rhine Trench.

Một kho tàng khoáng sản được giấu trong các thành tạo đá sâu bên dưới rãnh Upper Rhine:hòa tan trong các hồ chứa nước nhiệt mặn, một lượng đáng kể nguyên tố lithium đang chờ được khai thác. Nhà khoa học địa chất, Tiến sĩ Jens Grimmer từ Viện Khoa học Địa chất Ứng dụng (AGW) của KIT cho biết:“Theo những gì chúng tôi biết, có thể lên tới 200 miligam mỗi lít:“ Nếu chúng tôi liên tục sử dụng tiềm năng này, chúng tôi có thể trang trải được một phần của nhu cầu ở Đức. " Hiện tại, Đức là nước nhập khẩu ròng nguồn tài nguyên cần thiết chủ yếu để sản xuất pin cho xe điện và do đó có tầm quan trọng lớn đối với chương trình bảo vệ khí hậu của Chính phủ Liên bang. Nhập khẩu đang đến từ các quốc gia khai thác điển hình như Chile, Argentina và Australia, chiếm hơn 80% sản lượng toàn cầu.

Cho đến nay, việc khai thác các nguồn dự trữ trong nước vẫn đang bị cản trở do chưa có một quy trình phù hợp để khai thác nguồn tài nguyên này một cách hiệu quả về chi phí, thân thiện với môi trường và bền vững. Cùng với đồng nghiệp nghiên cứu của mình, Tiến sĩ Florencia Saravia từ đơn vị nghiên cứu của Hiệp hội Khoa học và Kỹ thuật Đức về Khí và Nước (DVGW) tại Viện Engler-Bunte (EBI) của KIT, Grimmer đã phát triển một quy trình như vậy và KIT hiện đã nộp bằng sáng chế ứng dụng cho nó. Grimmer cho biết:“Trong bước đầu tiên, các ion liti được lọc ra khỏi nhiệt nước và trong bước thứ hai, chúng được cô đặc hơn nữa cho đến khi liti có thể được kết tủa dưới dạng muối,” Grimmer nói.

Thiệt hại sinh thái tối thiểu khi khai thác lithium trong nước

So với các phương pháp sản xuất liti truyền thống từ các hồ muối Nam Mỹ và đá rắn của Úc, quy trình Grimmer-Saravia mang lại một số lợi thế chính:được dùng. Trái ngược với khai thác cổ điển, hầu như không sản xuất quá tải và tiêu thụ đất ở mức tối thiểu. Vì nước nhiệt được quay trở lại lòng đất sau khi sử dụng, không có chất độc hại nào được thải ra ngoài và quá trình sản sinh nhiệt và điện địa nhiệt không bị suy giảm. Lithium có thể được chiết xuất liên tục trong vòng vài giờ trong chu trình nhiệt nước của nhà máy địa nhiệt, trong khi ở các hồ muối Nam Mỹ, quá trình làm giàu mất vài tháng và phụ thuộc nhiều vào thời tiết. Lượng mưa lớn có thể ảnh hưởng đến sản xuất ở đó vài tuần hoặc thậm chí vài tháng. Ngoài ra, quy trình này còn cung cấp khả năng chiết xuất các nguyên tố quý hiếm khác như rubidi hoặc xêzi từ nước nhiệt. Ví dụ, chúng được yêu cầu trong công nghệ laser và chân không.

Vì quy trình có thể sử dụng cơ sở hạ tầng kỹ thuật và năng lượng của một nhà máy địa nhiệt, nên sự cân bằng CO2 của nó cũng rất tích cực khi so sánh với các quy trình truyền thống. “Chúng tôi xuất khẩu nhiều vấn đề môi trường sang các nước thứ ba để duy trì và cải thiện mức sống của chúng tôi. Với quy trình này, chúng tôi có thể đảm nhận trách nhiệm của mình và chiết xuất các nguyên liệu thô quan trọng cho công nghệ hiện đại theo cách thân thiện với môi trường ngay trước cửa nhà mình, ”Florencia Saravia nói. “Chúng ta đồng thời có thể xây dựng chuỗi giá trị khu vực, tạo việc làm và giảm bớt sự phụ thuộc về địa chính trị.”

Hàng trăm tấn lithium mỗi năm từ một nhà máy

Cùng với các đối tác trong ngành, hai nhà khoa học hiện đang trong quá trình phát triển một cơ sở thử nghiệm để chiết xuất lithium. Trong cơ sở nguyên mẫu đầu tiên này, được xây dựng trong một nhà máy địa nhiệt ở Upper Rhine Trench, vài kg lithium cacbonat hoặc lithium hydroxit sẽ được chiết xuất trong bước đầu tiên. Nếu các cuộc thử nghiệm thành công, việc xây dựng một nhà máy quy mô lớn sẽ được lên kế hoạch. Sau đó, có thể sản xuất vài trăm tấn lithium hydroxide mỗi năm tại mỗi nhà máy địa nhiệt. Theo dữ liệu hiện tại, tiềm năng ở rãnh Upper Rhine bên phía Đức và Pháp lên tới vài nghìn tấn lithium có thể thu hồi mỗi năm.

Tìm hiểu thêm về Trung tâm Năng lượng KIT:http://www.energie.kit.edu

Là “Trường Đại học Nghiên cứu trong Hiệp hội Helmholtz”, KIT tạo ra và truyền đạt kiến ​​thức cho xã hội và môi trường. Mục tiêu là đóng góp đáng kể vào những thách thức toàn cầu trong các lĩnh vực năng lượng, di chuyển và thông tin. Vì vậy, khoảng 9.300 nhân viên hợp tác trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong khoa học tự nhiên, khoa học kỹ thuật, kinh tế và khoa học xã hội và nhân văn. KIT chuẩn bị cho 24.400 sinh viên của mình thực hiện các nhiệm vụ có trách nhiệm trong xã hội, công nghiệp và khoa học bằng cách cung cấp các chương trình học tập dựa trên nghiên cứu. Những nỗ lực đổi mới tại KIT xây dựng cầu nối giữa các phát hiện khoa học quan trọng và ứng dụng của chúng vì lợi ích của xã hội, sự thịnh vượng kinh tế và bảo tồn cơ sở tự nhiên của cuộc sống của chúng ta. KIT là một trong những trường đại học xuất sắc của Đức.

Hình ảnh:Nhiều lithium hơn cho pin xe điện trong tương lai có thể đến từ nước muối địa nhiệt (Tín dụng hình ảnh:Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge).

Qua câu chuyện liên quan: Nguồn cung cấp Lithium lo sợ về cuộc trò chuyện vui vẻ về xe điện - Hoặc không, tùy trường hợp