Dengan dukungan dari National Natural Science Foundation of China, Profesor Zhu Jia dari Universitas Nanjing dan kolaboratornya telah membuat kemajuan dalam pengembangan hijau sumber daya litium danau garam. Hasil terkait, berjudul "Ekstraksi dan Penyimpanan Litium yang Didukung Transpirasi Matahari," diterbitkan secara online di Science pada 27 September 2024.
Sebagai logam kunci strategis dalam transisi energi global, litium banyak digunakan dalam baterai kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi terbarukan. Tambang litium danau garam adalah sumber utama sumber daya litium global. Misalnya, Dataran Tinggi Qinghai-Tibet di China kaya akan sumber daya litium danau garam. Namun, karena kondisi kimia yang kompleks dari danau garam dan persyaratan perlindungan lingkungan yang ketat, penambangan skala besar belum terealisasi, menjadi masalah hambatan dalam pengembangan sumber daya litium danau garam China. Oleh karena itu, mengembangkan teknologi ekstraksi litium danau garam yang baru, ramah lingkungan, dan berkelanjutan adalah kunci untuk menyelesaikan masalah ini dan memiliki nilai ekonomi yang signifikan serta kepentingan strategis.
Tim Profesor Zhu Jia terinspirasi dari mekanisme "penyerapan-penyimpanan-pelepas selektif" tanaman halofit untuk mengembangkan bahan dan perangkat ekstraksi litium danau garam fototermal antarmuka (STLES, Gambar A-B). Tim peneliti menggunakan evaporator plasmonik berbasis aluminium dengan konversi fototermal efisien (Gambar C) sebagai lapisan fototermal antarmuka untuk mencapai penguapan air yang cepat dan menghasilkan tekanan kapiler ultra-tinggi di saluran nanometer. Pada saat yang sama, keramik silika berpori hidrofilik digunakan sebagai lapisan penyimpanan bahan kimia litium (Gambar D), dan membran nanofiltrasi poliamida digunakan sebagai lapisan penyaringan ion (Gambar E) untuk mencapai ekstraksi dan penyimpanan selektif ion litium. Selama operasi perangkat, air dan bahan kimia litium melewati lapisan penyaringan ion ke dalam lapisan penyimpanan di bawah pengaruh tekanan kapiler, dan kemudian dikumpulkan melalui sistem sirkulasi air, menyelesaikan regenerasi perangkat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa teknologi ini dapat mengekstraksi litium secara efisien dari air garam danau garam yang diencerkan dan mempertahankan stabilitas yang sangat baik dalam operasi terus-menerus selama lebih dari 500 jam, menunjukkan potensi besar untuk aplikasi jangka panjang. Selain itu, teknologi ini memiliki kompatibilitas yang kuat, dan dengan mengoptimalkan lapisan penyaringan ion dan mengadopsi proses ekstraksi litium multi-tahap, selektivitas litium meningkat masing-masing 6 kali dan 40 kali. Desain modular juga memungkinkan produksi litium meningkat secara linier dengan jumlah modul, lebih meningkatkan kepraktisan dan skalabilitas teknologi ini.
Pekerjaan ini mencapai ekstraksi efektif sumber daya litium dari danau garam melalui teknologi ekstraksi litium danau garam fototermal antarmuka, yang diharapkan dapat mendorong pengembangan hijau sumber daya litium danau garam Qinghai-Tibet China, mengurangi ketergantungan China pada bijih litium impor, dan memastikan pasokan aman logam kunci strategis litium China.
