Revolution im Lithiumabbau?

Neue Membranentdeckung ermöglicht sauberere Lithiumgewinnung

18.03.2025

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Forscher haben ein neues Verfahren zur nachhaltigen Gewinnung von Lithium entwickelt, das dazu beitragen könnte, die weltweit steigende Nachfrage nach dem Metall zu decken, das in Batterien für Elektrofahrzeuge und zur Speicherung erneuerbarer Energien verwendet wird.

Die derzeitigen Methoden zur Gewinnung von Lithium sind schlecht für die Umwelt, und nachhaltigere Ansätze sind in großem Maßstab nur schwer durchführbar. Wissenschaftler haben jedoch neue Membranen entwickelt, mit denen Lithium mithilfe von Strom direkt aus salzigem Seewasser gewonnen werden kann, wobei andere Metallionen zurückbleiben.

Die internationale Forschergruppe aus dem Vereinigten Königreich, Frankreich und China veröffentlicht ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Water (12. März) und stellt fest, dass das Verfahren eine vielversprechende Alternative zu den herkömmlichen Methoden der Lithiumgewinnung darstellt.

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Mitautorin Professor Melanie Britton von der Universität Birmingham erklärte dazu: "Es besteht ein dringender Bedarf an nachhaltigeren Verfahren, die die globalen Herausforderungen der Verfügbarkeit von Mineralien und der Versorgung mit sauberem Wasser angehen und zu einer Kreislaufwirtschaft führen.

"Wir glauben, dass unsere Ergebnisse zu einer effizienteren und nachhaltigeren Lithiumgewinnung führen könnten, die für die Batterien, die Alltagsgeräte wie Smartphones, Laptops und Elektrofahrzeuge antreiben, von entscheidender Bedeutung ist.

Die neuen Filtrationsmembranen ermöglichen die direkte Lithiumextraktion aus Salzseesole durch ein selektives Elektrodialyseverfahren, das Lithiumionen effizient von anderen in der Sole vorhandenen Ionen trennt.

Dr. Qilei Song vom Imperial College London, der die Arbeit leitete, kommentierte: "Unsere Forschung könnte die Umweltauswirkungen des Lithiumabbaus verringern und zur Entwicklung effizienterer Energiespeichersysteme für erneuerbare Energiequellen beitragen. Es könnte auch Anwendungen in anderen Bereichen der Ressourcenrückgewinnung geben - zum Beispiel die Rückgewinnung kritischer Metalle aus Abwasser, Kunststoff und Batterierecycling".

Diese neuartigen Filter können zwischen Ionen mit einer elektrischen Ladung (einwertig) und solchen mit zwei Ladungen (zweiwertig) unterscheiden und sind damit sehr gut in der Lage, verschiedene Arten von Salzionen zu trennen.

Die Membranen verwenden sehr kleine Kanäle, die kleiner als ein Nanometer (ein Milliardstel Meter) sind und mit speziellen chemischen Gruppen ausgekleidet sind, die mit den Ionen in Wechselwirkung treten, wenn sie sie passieren. Der Doktorand Louie Lovell im Team von Prof. Britton wandte die gepulste Feldgradienten-Kernspinresonanztechnik (PFG-NMR) an, um die Wasser- und Ionendiffusion in den Subnanometerkanälen der Membranen zu charakterisieren.

Sie fanden heraus, dass die Wasserdiffusionskoeffizienten stark von den Kanalgrößen und den chemischen Gruppen in den Membranen abhängen. Mit diesen Membranen kann sehr reines Lithiumcarbonat (Li2CO3) hergestellt werden, dessen Qualität für die Verwendung in Batterien ausreicht.

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Originalveröffentlichung

‘Solution-processable polymer membranes with hydrophilic subnanometre pores for sustainable lithium extraction’ - Dingchang Yang, Yijie Yang, Toby Wong, Sunshine Iguodala, Anqi Wang, Louie Lovell, Fabrizia Foglia, Peter Fouquet, Charlotte Breakwell, Zhiyu Fan, Yanlin Wang, Melanie M. Britton, Daryl R. Williams, Nilay Shah, Tongwen Xu, Neil B. McKeown, Maria-Magdalena Titirici, Kim E. Jelfs, and Qilei Song is published in Nature Water

https://www.chemie.de/news/1185813/revolution-im-lithiumabbau.html