U proboju za tehnologije oporavka litijuma, istraživači sa Instituta za bioenergiju i bioprocesnu tehnologiju Kingdao (KIBEBT) Kineske akademije nauka, zajedno sa saradnicima, razvili su kristalnu membranu od ugljenika nitrida koja bi mogla da transformiše industriju ekstrakcije litijuma.
Inovativni dizajn, koji imitira biološke jonske kanale, pokazuje izuzetnu efikasnost i izdržljivost u odvajanju litijumovih jona od magnezijumovih jona u slanom jezeru.
Studija, objavljena u časopisu Science Advances 14. juna, uvodi kristalnu membranu od ugljeničnog nitrida „zavarenu kongenerom“ sa poboljšanjima inspirisanim biološkim karakteristikama koja značajno nadmašuju tradicionalne polimerne membrane. Ova inovativna membrana postiže impresivan odnos selektivnosti od 1,708 za ekstrakciju visoko razblaženih litijum jona (0,002 M) iz koncentrovanih jona magnezijuma (1,0 M), što je ključno za rešavanje preovlađujućeg visokog sadržaja magnezijuma u različitim izvorima litijuma.
Dizajn membrane je inspirisan sopstvenim visoko selektivnim biološkim jonskim kanalima, koji efikasno razlikuju različite jone. „Naš pristup je bio da oponašamo ove prirodne sisteme, stvarajući membranu sa visokom selektivnošću i poboljšanom stabilnošću, što je ključno za praktične primene“, rekao je Zhang Iuaniuan, koautor studije iz KIBEBT-a.
Izuzetne performanse membrane su posledica njene jedinstvene strukture, koja kombinuje kristalne i amorfne oblike polimernog ugljen nitrida. Ova struktura ne samo da obezbeđuje neophodnu uniformnost i uskost pora kako bi se isključile veće hidratizovane jone magnezijuma, već takođe olakšava nesmetan transport litijum-jona, sličan transportu jona bez barijera koji se vidi u prirodnim jonskim kanalima.
„Dvojna funkcionalnost naše membrane otvara nove mogućnosti za njenu upotrebu izvan ekstrakcije litijuma“, rekao je prof. Gao Jun, ko-korespondentni autor ove studije iz KIBEBT-a. „Ova svojstva bi mogla da daju značajan doprinos naporima za zaštitu životne sredine, pored poboljšanja efikasnosti oporavka resursa.“
Ovaj napredak dolazi u ključnom trenutku, jer potražnja za litijumom nastavlja da raste, uglavnom zahvaljujući tržištu električnih vozila i sektoru obnovljive energije. Efikasne i održive metode ekstrakcije su od suštinskog značaja za ispunjavanje ove potražnje i smanjenje uticaja rudarenja litijuma na životnu sredinu.
„Napredak postignut kroz ovu membransku tehnologiju nudi nove mogućnosti za efikasnu ekstrakciju litijuma, ključnog elementa u prelasku na obnovljivu energiju i električnu mobilnost“, rekao je prof. Liu Jian, ko-korespondentni autor studije iz KIBEBT-a.
