p O lítio é um elemento vital nas baterias que alimentam veículos elétricos, mas a crescente demanda por lítio deve esgotar as reservas terrestres até 2080. Os pesquisadores da KAUST desenvolveram agora um sistema economicamente viável que pode extrair lítio de alta pureza da água do mar. p Os oceanos contêm cerca de 5, 000 vezes mais lítio do que a terra, mas em concentrações extremamente baixas de cerca de 0,2 partes por milhão (ppm). Íons maiores, incluindo sódio, magnésio e potássio, estão todos presentes na água do mar em concentrações muito mais altas; Contudo, esforços de pesquisas anteriores para extrair o lítio dessa mistura renderam pouco.

p A equipe KAUST resolveu esse problema com uma célula eletroquímica contendo uma membrana de cerâmica feita de óxido de lítio e lantânio titânio (LLTO). Sua estrutura de cristal contém orifícios largos o suficiente para permitir a passagem dos íons de lítio, enquanto bloqueia os íons metálicos maiores. "As membranas LLTO nunca foram usadas para extrair e concentrar íons de lítio antes, "diz o pós-doutorado Zhen Li, quem desenvolveu a célula.

p A célula contém três compartimentos. A água do mar flui para uma câmara de alimentação central, onde íons de lítio positivos passam através da membrana LLTO em um compartimento lateral que contém uma solução tampão e um cátodo de cobre revestido com platina e rutênio. Enquanto isso, íons negativos saem da câmara de alimentação através de uma membrana de troca aniônica padrão, passando para um terceiro compartimento contendo uma solução de cloreto de sódio e um ânodo de platina-rutênio.

p Os pesquisadores testaram o sistema usando água do mar do Mar Vermelho. A uma tensão de 3,25 V, a célula gera gás hidrogênio no cátodo e gás cloro no ânodo. Isso impulsiona o transporte de lítio através da membrana LLTO, onde se acumula na câmara lateral. Essa água enriquecida com lítio torna-se então a matéria-prima para mais quatro ciclos de processamento, eventualmente alcançando uma concentração de mais de 9, 000 ppm. O ajuste do pH desta solução fornece fosfato de lítio sólido que contém meros traços de outros íons metálicos - puro o suficiente para atender aos requisitos dos fabricantes de baterias.

p Os pesquisadores estimam que a célula precisaria de apenas US $ 5 de eletricidade para extrair 1 quilo de lítio da água do mar. O valor do hidrogênio e do cloro produzidos pela célula mais do que compensaria esse custo, e a água residual do mar também pode ser usada em usinas de dessalinização para fornecer água doce.

p "Continuaremos otimizando a estrutura da membrana e o design da célula para melhorar a eficiência do processo, "diz o líder do grupo Zhiping Lai. Sua equipe também espera colaborar com a indústria do vidro para produzir a membrana LLTO em grande escala e a um custo acessível.