Polski patent na lit. Nawet 95 proc. skuteczności

• Zespół z IChO PAN, UKSW i PW opisał proste jonofory wybierające lit ze stałych osadów soli.
• W dwóch cyklach ekstrakcji uzyskano ok. 95 proc. odzysku i suchą frakcję z ok. 95 proc. LiCl.
• Rozwiązanie celuje w hałdy soli po przerobie solanek i może ograniczyć straty surowca.

Lit napędza dziś akumulatory stosowane w elektronice, samochodach elektrycznych i magazynach energii. Zapotrzebowanie rośnie, ale obecne metody pozyskiwania są kosztowne środowiskowo i generują straty. Jak informuje Polska Agencja Prasowa, polscy badacze wskazują na nie do końca wykorzystywane źródło: stałe osady soli, które zostają po przetwarzaniu solanek. To tam trafia znaczna część litu, którego nie udaje się odzyskać w klasycznym procesie.

Zespół z Instytutu Chemii Organicznej PAN, Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego i Politechniki Warszawskiej opisał w czasopiśmie naukowym "Angewandte Chemie International Edition" związki chemiczne selektywnie wiążące lit w obecności dużych ilości sodu, potasu i magnezu. Naukowcy zaczęli od znanych jonoforów (związków chemicznych zdolnych do selektywnego wiązania i transportowania określonych jonów) sodowych, ale modyfikacje sprawiły, że szkielety cząsteczkowe wyraźnie preferowały lit w roztworze. Klucz polega na dobraniu "kieszeni" molekularnej, która lepiej pasuje mniejszemu jonowi litu i silniej go wiąże.

Badana technika to ekstrakcja ciało stałe – ciecz: stałą mieszaninę soli miesza się z cieczą organiczną zawierającą jonofor. Odpowiednio zaprojektowany związek przenosi przede wszystkim sól litu do fazy organicznej, pozostawiając większość innych kationów w osadzie. Dla jednego z testowanych związków zanotowano stabilny układ jeden jonofor na jeden jon litu, co przełożyło się na wysoką selektywność względem sodu, potasu i magnezu.

W doświadczeniu użyto ok. 100 gramów wieloskładnikowej mieszaniny o profilu jonowym zbliżonym do solanek z rejonu Salar de Atacama w Chile, jednego z kluczowych obszarów wydobycia litu. Po dwóch cyklach ekstrakcji uzyskano łączny odzysk rzędu 95 proc., a sucha frakcja produktu zawierała ok. 95 proc. chlorku litu. Najtrudniejsze okazało się rozdzielenie litu i wapnia, dlatego główną domieszką w produkcie był chlorek wapnia.

Autorzy podkreślają znaczenie prostoty receptorów. Wcześniejsze selektywne cząsteczki bywały skuteczne, ale trudne i kosztowne w syntezie. Tu jonofory mają modułową budowę i można je wytwarzać z łatwo dostępnych fragmentów, w partiach sięgających do 58 gramów. To ważny krok w stronę praktycznego wdrożenia, gdzie liczy się nie tylko selektywność i wydajność, lecz także koszt i skala produkcji.

Potencjalne zastosowania obejmują hałdy soli po przerobie solanek, ubogie złoża solne oraz wybrane odpady z baterii. Jeśli metoda zostanie rozwinięta technologicznie, może zmniejszyć presję na nowe wydobycie, ograniczyć straty surowca i poprawić bilans środowiskowy łańcucha dostaw litu, niezbędnego dla transformacji energetycznej.