Een internationaal onderzoeksteam heeft een nieuwe filtratietechniek ontwikkeld en gepatenteerd die op een dag de lithiumextractietijden kan verkorten en de manier waarop de toekomst wordt aangedreven kan veranderen.

De eerste studie ter wereld, vandaag gepubliceerd in het prestigieuze internationale tijdschrift Natuurmaterialen , presenteert bevindingen die aantonen hoe Metal-Organic Framework (MOF) kanalen de filterfunctie kunnen nabootsen, of 'ion selectiviteit', van biologische ionkanalen ingebed in een celmembraan.

Geïnspireerd door de nauwkeurige filtermogelijkheden van een levende cel, het onderzoeksteam heeft een synthetisch MOF-gebaseerd ionkanaalmembraan ontwikkeld dat nauwkeurig is afgestemd, in zowel grootte als chemie, om lithiumionen te filteren in een ultrasnelle, eenrichtingsverkeer en zeer selectief.

Deze ontdekking, ontwikkeld door onderzoekers van de Monash University, CSIRO, de Universiteit van Melbourne en de Universiteit van Texas in Austin, opent de mogelijkheid om een ​​revolutionaire filtertechnologie te creëren die de manier waarop lithium-uit-pekelextractie wordt uitgevoerd aanzienlijk zou kunnen veranderen.

Deze technologie heeft in 2019 een wereldwijd patent gekregen. Energy Exploration Technologies, Inc. (EnergyX) heeft sindsdien een wereldwijde exclusieve licentie verleend om de technologie te commercialiseren.

"Op basis van dit nieuwe onderzoek we zouden op een dag de mogelijkheid kunnen hebben om eenvoudige filters te maken die uren nodig hebben om lithium uit pekel te halen, in plaats van enkele maanden tot jaren, " zei professor Huanting Wang, co-lead onderzoeksauteur en hoogleraar Chemical Engineering aan de Monash University.

"Voorlopige studies hebben aangetoond dat deze technologie een lithiumherstelpercentage van ongeveer 90 procent heeft - een aanzienlijke verbetering ten opzichte van het herstelpercentage van 30 procent dat wordt bereikt door het huidige zonneverdampingsproces."

Professor Benny Freeman van het McKetta Department of Chemical Engineering aan de Universiteit van Texas in Austin, zei:"Dankzij de internationale, interdisciplinair en samenwerkend team betrokken bij dit onderzoek, we ontdekken nieuwe routes naar zeer selectieve scheidingsmembranen.

"We zijn zowel enthousiast als hoopvol dat de strategie die in dit document wordt geschetst, een duidelijke routekaart zal bieden voor het terugwinnen van hulpbronnen en energiezuinige waterzuivering van veel verschillende moleculaire soorten."

Universitair hoofddocent (Jefferson) Zhe Liu van de Universiteit van Melbourne zei:"Het werkingsmechanisme van het nieuwe MOF-gebaseerde filtratiemembraan is bijzonder interessant, en is een delicate competitie tussen gedeeltelijke dehydratie van ionen en ion-affinitieve interactie met de functionele groepen verdeeld over de MOF-nanokanalen.

"Er is een aanzienlijk potentieel voor het ontwerpen van onze MOF-gebaseerde membraansystemen voor verschillende soorten filtratietoepassingen, ook voor gebruik bij extractie van lithium uit pekel."

Matthew Hill, universitair hoofddocent van CSIRO en Monash University:"We zijn verheugd dat onze internationale onderzoekssamenwerking een doorbraak heeft bereikt die de levering van lithium kan verbeteren. Dit is belangrijk voor het mogelijk maken van elektrische voertuigen en de integratie van hernieuwbare energiebronnen in het net."

"Het is echt een eer om met zulke briljante wetenschappers te werken bij al deze organisaties, " zei Teague Egan, Oprichter en CEO van EnergyX.

"Deze baanbrekende uitvinding zal letterlijk de manier veranderen waarop lithium wordt geproduceerd en hoe we onze toekomst aandrijven."

Extractie van lithium uit pekel komt het meest voor in de lithiumdriehoek, een regio van de Andes die grenst aan Argentinië, Bolivië en Chili, die ongeveer de helft van 's werelds lithiumreserves bezit - en enkele locaties in de VS.

Aangezien het grootste deel van het Australische lithium wordt geproduceerd uit het mineraal spodumeen, de nieuwe techniek zou het onderzoek van de Australische zoutmeren naar mogelijke lithiumproductie-opties kunnen stimuleren.