Avec le soutien de la Fondation Nationale des Sciences Naturelles de Chine, le professeur Zhu Jia de l'Université de Nanjing et ses collaborateurs ont fait des progrès dans le développement vert des ressources en lithium des lacs salés. Les résultats connexes, intitulés "Extraction et stockage du lithium alimentés par la transpiration solaire", ont été publiés en ligne dans Science le 27 septembre 2024.
En tant que métal clé stratégique dans la transition énergétique mondiale, le lithium est largement utilisé dans les batteries de véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie renouvelable. Les mines de lithium des lacs salés sont la principale source de ressources mondiales en lithium. Par exemple, le plateau Qinghai-Tibet en Chine est riche en ressources en lithium des lacs salés. Cependant, en raison des conditions chimiques complexes des lacs salés et des exigences strictes en matière de protection de l'environnement, l'exploitation à grande échelle n'a pas encore été réalisée, devenant un problème de goulot d'étranglement dans le développement des ressources en lithium des lacs salés de la Chine. Par conséquent, le développement de nouvelles technologies d'extraction de lithium des lacs salés, vertes, respectueuses de l'environnement et durables, est essentiel pour résoudre ce problème et a une valeur économique significative et une importance stratégique.
L'équipe du professeur Zhu Jia s'est inspirée du mécanisme de "sélection absorption-stockage-libération" des plantes halophytes pour développer des matériaux et dispositifs d'extraction de lithium des lacs salés photothermiques à interface (STLES, Fig. A-B). L'équipe de recherche a utilisé un évaporateur plasmonique à base d'aluminium avec une conversion photothermique efficace (Fig. C) comme couche photothermique d'interface pour réaliser une évaporation rapide de l'eau et générer une pression capillaire ultra-élevée dans les canaux nanométriques. En même temps, des céramiques poreuses hydrophiles en silice ont été utilisées comme couche de stockage des produits chimiques au lithium (Fig. D), et des membranes de nanofiltration en polyamide ont été utilisées comme couche de tamisage ionique (Fig. E) pour réaliser l'extraction et le stockage sélectifs des ions lithium. Pendant le fonctionnement du dispositif, l'eau et les produits chimiques au lithium passent à travers la couche de tamisage ionique dans la couche de stockage sous l'action de la pression capillaire, puis sont collectés par le système de circulation de l'eau, complétant la régénération du dispositif. Les résultats de la recherche montrent que cette technologie peut extraire efficacement le lithium de la saumure diluée des lacs salés et maintenir une excellente stabilité en fonctionnement continu pendant plus de 500 heures, démontrant un grand potentiel pour une application à long terme. De plus, cette technologie a une forte compatibilité, et en optimisant la couche de tamisage ionique et en adoptant un processus d'extraction de lithium à plusieurs étapes, la sélectivité du lithium a été augmentée de 6 fois et 40 fois, respectivement. La conception modulaire permet également d'augmenter la production de lithium de manière linéaire avec le nombre de modules, améliorant ainsi la praticité et l'évolutivité de cette technologie.
Ce travail permet d'extraire efficacement les ressources en lithium des lacs salés grâce à la technologie d'extraction de lithium des lacs salés photothermiques à interface, ce qui devrait promouvoir le développement vert des ressources en lithium des lacs salés du Qinghai-Tibet en Chine, réduire la dépendance de la Chine vis-à-vis du minerai de lithium importé et assurer l'approvisionnement sécurisé du métal clé stratégique lithium de la Chine.
