Des chercheurs de la Pritzker School of Molecular Engineering de l’Université de Chicago ont optimisé une nouvelle méthode d’extraction du lithium à partir de sources diluées et répandues de métal, notamment l’eau de mer, les eaux souterraines et les « eaux de reflux » laissées par la fracturation hydraulique et le forage pétrolier offshore.
Leur approche isole le lithium en fonction de ses propriétés électrochimiques, en utilisant des réseaux cristallins de phosphate de fer olivine.
Dans un article publié dans la revue Communications naturelles, les scientifiques expliquent qu'en raison de sa taille, de sa charge et de sa réactivité, le lithium est aspiré dans les espaces des colonnes de phosphate de fer olivine, comme l'eau trempée dans les trous d'une éponge. Mais si la colonne est parfaitement conçue, les ions sodium, également présents dans les liquides saumâtres, sont laissés de côté ou pénètrent dans le phosphate de fer à un niveau bien inférieur.
Dans le nouveau travail, l'équipe dirigée par Chong Liu a testé l'impact de la variation des particules de phosphate de fer d'olivine sur leur capacité à isoler sélectivement le lithium par rapport au sodium.
« Lorsque vous produisez du phosphate de fer, vous pouvez obtenir des particules de tailles et de formes radicalement différentes », a déclaré Gangbin Yan, premier auteur de l'article, dans un communiqué aux médias. « Pour trouver la meilleure méthode de synthèse, nous devons savoir lesquelles de ces particules sont les plus efficaces pour sélectionner le lithium plutôt que le sodium. »
En montrant comment certaines particules de phosphate de fer peuvent extraire le plus efficacement le lithium des liquides dilués, ces découvertes pourraient accélérer une ère d’extraction du lithium plus rapide et plus verte.
Le lithium à un prix
Les chercheurs ont souligné qu’aujourd’hui, la plupart du lithium utilisé dans les batteries au lithium provient de deux processus d’extraction fondamentaux. Les minerais de lithium peuvent être extraits, broyés avec de la machinerie lourde, puis traités avec de l'acide pour isoler le lithium. Les piscines de saumure au lithium, quant à elles, utilisent d'énormes quantités d'eau pompées à la surface de la Terre, puis évaporées pendant plus d'un an pour produire du lithium séché.
« Ces méthodes ne sont pas particulièrement respectueuses de l'environnement au départ, et si vous commencez à essayer de travailler avec des sources de lithium moins concentrées, elles deviendront encore moins efficaces », a déclaré Liu.
« Si vous avez une saumure 10 fois plus diluée, vous avez besoin de 10 fois plus d’eau saumâtre pour obtenir la même quantité de lithium. Notre méthode permet l’extraction efficace du minéral à partir de liquides très dilués, ce qui peut considérablement élargir les sources potentielles de lithium.
