nachricht

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

it house berichtete am 29. august, dass lithiumbatterien in elektrofahrzeugen und verschiedenen elektronischen geräten weit verbreitet sind, der produktionsprozess von lithium jedoch schwerwiegende auswirkungen auf die umwelt haben kann, was lithiumbatterien nicht wirklich „grün“ macht. wissenschaftler der stanford university haben eine neue methode zur lithiumgewinnung entwickelt, die effizienter, halb so günstig und umweltfreundlicher ist als herkömmliche methoden.

quelle: tesla

die forschung ist von bedeutung, da die nachfrage nach lithium in zukunft erheblich steigen wird, da elektrofahrzeuge und speichersysteme für erneuerbare energien immer beliebter werden, während traditionelle lithiumgewinnungsmethoden große mengen an ressourcen, einschließlich energie, land und wasser, erfordern. derzeit werden etwa 500.000 liter wasser benötigt, um eine tonne lithium zu gewinnen. darüber hinaus erfordern traditionelle methoden den abbau tief in der erdkruste, und diese wertvolle ressource ist an wenigen orten konzentriert, beispielsweise in chile und bolivien.

laut it house stammt der überwiegende teil des lithiums derzeit aus dem hartgesteinsabbau in salzseegebieten wie den atacama-salzebenen in chile. die gewinnung von lithium aus diesen quellen dauert etwa 18 monate, da die mineralreiche sole abgebaut und in verdunstungsbecken mit einer fläche von 26 quadratkilometern gepumpt werden muss. durch sonneneinstrahlung verdunstet die sole, die kontinuierlich in immer größerer konzentration von becken zu becken gepumpt wird, dann gesammelt und zu lithium raffiniert wird. die lithiumrückgewinnungsraten liegen bei herkömmlichen methoden typischerweise bei 40 %.

ein forschungsteam unter der leitung von yi cui, professor für materialwissenschaften und ingenieurwissenschaften an der school of engineering der stanford university, entwickelte eine methode namens redox-galvanische elektrodialyse (rce). es funktioniert, indem es elektrizität verwendet, um lithium durch eine festkörperelektrolytmembran aus wasser mit einer niedrigeren metallkonzentration in eine lösung mit einer höheren konzentration zu transportieren. durch eine reihe von zellen wird die lithiumkonzentration schrittweise erhöht, bis sich das metall leicht abtrennen lässt.

die rce-methode hat viele vorteile:

es wird nur ein zehntel der leistung herkömmlicher extraktionsmethoden benötigt.

die lithiumselektivität liegt bei nahezu 100 % und der wirkungsgrad ist extrem hoch.

die kosten für die gewinnung einer tonne lithium aus sole betragen typischerweise etwa 9.100 us-dollar, während die rce-methode etwa 3.500 bis 4.400 us-dollar kostet.

diese methode macht große verdunstungsteiche überflüssig, reduziert die umweltauswirkungen der lithiumgewinnung erheblich und erweitert die weltweite quelle verfügbarer lithiumsole.

solen in den vereinigten staaten, kanada und europa sind schwieriger zu behandeln, da sie große mengen giftiger substanzen enthalten und höhere siedepunkte haben, aber der rce-ansatz könnte sie in diesen regionen wirtschaftlich rentabel machen.

effiziente methoden der direkten lithiumextraktion (dle) werden seit den 1970er jahren untersucht und einige davon wurden kommerzialisiert. cnbc stellt fest, dass 7 % des lithiums aus relativ nachhaltigen dle-methoden stammen. der rce-ansatz des stanford-teams scheint der vielversprechendste zu sein, mit nahezu 100 % effizienz, geringerem energiebedarf und niedrigeren betriebskosten.

es bleibt abzuwarten, wie der rce-prozess an die nachfrage angepasst werden kann, wie er für eine schnelle und sichere extraktion optimiert werden kann und ob er auf meerwasser angewendet werden kann, das lithiumsalze enthält. da die nachfrage nach lithium in den kommenden jahren voraussichtlich steigen wird, hat diese neue technologie das potenzial, dazu beizutragen, unsere wachsende nachfrage nach lithium zu decken.

die forschungsergebnisse des teams wurden in der zeitschrift matter veröffentlicht.