Litis šiandien laikomas viena svarbiausių žaliavų energetikos transformacijai, nes be jo sunkiai įsivaizduojamos ličio jonų baterijos. Būtent jos maitina išmaniuosius telefonus, nešiojamuosius kompiuterius, elektromobilius ir energijos kaupiklius, todėl paklausa pasaulyje sparčiai auga.
Didėjant gamybai, vis daugiau dėmesio krypsta ne tik į naujų telkinių gavybą, bet ir į efektyvesnį jau išgaunamo ličio panaudojimą. Viena didžiausių problemų yra tai, kad dalis ličio prarandama perdirbant natūralias sūrymo solankas, o likučiai nusėda druskų nuosėdose, kurios vėliau sukraunamos į sąvartas.
Tradiciniai keliai gauti litį turi aiškių trūkumų. Iš kietųjų uolienų jis išgaunamas taikant aukštas temperatūras ir agresyvius cheminius reagentus, o iš solankų dažnai išgaunamas mėnesius garinant vandenį didžiuliuose baseinuose, kas priklauso nuo klimato ir nėra greita.
Be to, atskirti litį nuo kitų jonų yra sudėtinga, nes mišinyje greta jo būna natrio, kalio, magnio ir kalcio druskų. Praktikoje tai reiškia, kad reikia itin selektyvios medžiagos, galinčios „atpažinti“ ličio joną ir perkelti jį į kitą terpę, paliekant daugumą kitų druskų pradinėje masėje.
Tokį sprendimą pasiūlė Lenkijos mokslininkai iš Lenkijos mokslų akademijos Organinės chemijos instituto, kardinolo Stefano Wyszyńskio universiteto ir Varšuvos technologijos universiteto. Jie aprašė junginius, galinčius selektyviai „surišti“ litį ir ištraukti jį iš kietųjų druskų mišinių, pritaikant kietosios medžiagos ir skysčio ekstrakcijos principą.
„Mums reikėjo molekulinio „griebtuvo“, kuris rinktųsi ličio joną iš labai panašiai besielgiančių druskų mišinio“, – teigė tyrėjai, aiškindami, kodėl iki šiol litį atskirti būdavo taip sunku.
Tyrimo esmė yra jonoforai, kuriuos galima palyginti su molekuliniais receptoriais: jie sudaro „kišenę“, į kurią geriausiai telpa tam tikro dydžio ir krūvio jonas. Mokslininkai ištyrė aštuonias panašios sandaros molekules ir parodė, kad nedidelės struktūros modifikacijos gali reikšmingai pakeisti selektyvumą, o vienas iš junginių sudarė stabilų kompleksą santykiu vienas jonoforas vienam ličio jonui.
Eksperimente naudota apie 100 gramų daugiakomponentė druskų masė, kurios joninė sudėtis buvo parinkta taip, kad primintų vieno svarbiausių ličio gavybos regionų solankų profilį. Po dviejų ekstrakcijos ciklų tyrėjai paskelbė pasiekę apie 95 proc. bendrą ličio chlorido atgavimą, o gautoje sausoje frakcijoje ličio chloridas sudarė apie 95 proc.
Svarbus ir selektyvumas: naudotas jonoforas litį į organinį skystį perkėlė tūkstančius kartų noriau nei natrį, kalį ar magnį, todėl šių elementų druskos daugiausia liko pradinėje kietojoje masėje. Sudėtingiausia pasirodė ličio atskyrimas nuo kalcio, todėl pagrindinė priemaiša galutiniame produkte buvo kalcio chloridas.
Praktinei plėtrai reikšminga tai, kad aprašytos molekulės nėra itin sudėtingos, o jų struktūra modulinė, todėl jas lengviau modifikuoti ir gaminti didesniais kiekiais. Tyrime junginiai buvo sintetinami partijomis iki 58 gramų, o tai rodo potencialą pereiti nuo laboratorinių bandymų prie didesnio masto procesų.
Tokie metodai galėtų papildyti vis dažniau aptariamas „tiesioginės ličio ekstrakcijos“ kryptis, kuriomis siekiama mažinti vandens nuostolius, spartinti procesus ir sumažinti atliekų kiekį. Jeigu technologija pasiteisintų pramonėje, ji galėtų padėti atgauti litį iš druskų atliekų krūvų, skurdesnių telkinių ar dalies baterijų perdirbimo srautų, taip mažinant spaudimą naujai gavybai.
Vis dėlto iki realaus įdiegimo dar reikės įvertinti sąnaudas, naudojamų tirpiklių ir reagentų poveikį aplinkai, proceso saugą bei tai, kaip efektyviai galima pašalinti kalcio priemaišas. Energetikos ir transporto elektrifikacijai įsibėgėjant, tokios selektyvios chemijos technologijos tampa vienu iš kelių, galinčių sustiprinti žaliavų tiekimo grandines Europoje ir pasaulyje.
Leave a Reply