CSIRO en Matthew Hill van Monash University ontvangen vanavond de Solomon Award voor het ontwikkelen van "magische kristallen" met tientallen toepassingen, van het reinigen van gassen en vloeistoffen tot mijnbouw en de productie van medicijnen.

Goedkopere, schonere lithiummijnbouw voor toekomstige auto's en batterijen is de nieuwste toepassing. Het wordt ontwikkeld met het Amerikaanse bedrijf Energy Exploration Technologies (EnergyX).

De wereld evolueert snel naar elektrische auto's en batterijopslag van hernieuwbare energie. Daarvoor is 10 tot 100 keer meer lithium nodig dan we nu kunnen produceren.

Matthew Hill heeft een uitvinding uit Melbourne genomen, metaalorganische raamwerken (MOF's) - soms "magische kristallen" genoemd - en hebben aangetoond dat ze kunnen worden gebruikt om lucht en water te zuiveren, en in allerlei industriële processen. Nu is zijn team bij CSIRO (Australië's nationale wetenschapsbureau) en Monash University een samenwerking aangegaan met het Amerikaanse bedrijf EnergyX om een ​​nieuw productieproces te commercialiseren dat MOF's gebruikt om lithium te maken.

Vanavond, Matthew zal de inaugurele David en Valerie Solomon Award ontvangen, gepresenteerd door de Australian Academy of Technology and Engineering (ATSE). David Solomon was de belangrijkste uitvinder van de plastic bankbiljetten van Australië, en heeft een reeks nieuwe technologieën ontwikkeld die op grote schaal worden gebruikt in de kunststof- en polymerenindustrie.

Het grootste deel van 's werelds lithium wordt geproduceerd uit "lithiumpekel" in een arbeidsintensief proces dat enorme verdampingsvijvers vereist. Een vestiging in Chili, bijvoorbeeld, beslaat 42 vierkante kilometer. Matthew's technologie heeft het potentieel om 4, 000 hectare zwembaden met een filtratie-eenheid van slechts 0,1 vierkante kilometer groot.

Zijn "magische kristallen" zijn netwerken van metaalatomen die zijn verbonden en gescheiden door op koolstof gebaseerde (organische) verbindingen. Dit resulteert in een enorm oppervlak dat kan worden aangepast om bijna alles te absorberen. Ze werden voor het eerst gemaakt in de late jaren 1980 door chemicus Professor Richard Robson aan de Universiteit van Melbourne, maar waren moeilijk te maken.

Matthew's eerste poging om een ​​MOF te maken, omvatte het mengen van de inhoud van 40 containers om slechts één gram kristallen te maken. Tegenwoordig kunnen hij en zijn team er elke week honderden kilo's van maken.

Naar schatting zullen er tegen 2040 jaarlijks 56 miljoen elektrische voertuigen (EV) worden verkocht en meer dan 1095 gigawatt aan batterij-energieopslagsystemen in de wereld, een exponentiële stijging ten opzichte van de twee miljoen jaarlijkse en negen gigawatt die in 2018 werden geregistreerd.

Elektrische voertuigen vertrouwen op dezelfde lithium-ionbatterijtechnologie als in telefoons en laptops.

EnergyX-oprichter en CEO Teague Egan gelooft dat het element de belangrijkste en meest waardevolle economische grondstof van de 21e eeuw zal zijn.

"De wereld heeft deze hoeveelheden lithium nog nooit eerder nodig gehad, daarom zijn de huidige productiemethoden niet schaalbaar tot de noodzakelijke omvang, " hij zegt.

"De ontwrichtende technologie van Matthew maakt een transformatieve verschuiving mogelijk in de manier waarop we deze essentiële hulpbron nu kunnen terugwinnen. Het zal de economie en de milieu-impact van lithiummijnbouw aanzienlijk verbeteren."

Matthew is een passende winnaar van de inaugurele Solomon Award, zegt ATSE-president Hugh Bradlow.

"Hij heeft een interessant scheikunde-avontuur genomen en er een gepatenteerde technologie van gemaakt die nieuwe industrieën zal ondersteunen, " hij zegt.

"Lithiumwinning is slechts de nieuwste in een lange reeks toepassingen. Matthew en zijn team werken ook samen met de industrie om deze kristallen te gebruiken om aardgas te zuiveren, schone lucht in onderzeeërs, geneesmiddelen zuiveren en nog veel meer."

Matthew merkt op dat dit slechts het topje van de ijsberg is. "Onze MOF-membranen kunnen niet alleen lithiumionen scheiden van water, zodat ze kunnen worden gebruikt om batterijen te maken, we hebben ook aangetoond dat we deze membranen in lithiumbatterijen kunnen plaatsen en hun levensduur en capaciteit kunnen verbeteren. En we werken samen met een lokaal bedrijf, Boron Molecular om de productie van onze kristallen op te schalen."

Matthew's prijs omvat $ 20, 000 in contanten en reisondersteuning plus mentoring.