Thế giới sẽ cạn lithium ngay trong 5 năm tới, láng giềng Việt Nam tham vọng sản xuất pin từ nước muối chất lượng thấp
Tình trạng thiếu hụt nguồn cung lithium sắp xảy ra đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu những phương pháp mới để khai thác lithium từ các nguồn không phổ biến như hồ muối, nước biển và trầm tích trên toàn thế giới.
Phát hiện táo bạo
Các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc đang khám phá những phương pháp cải tiến để chiết xuất lithium từ nước muối chất lượng thấp như nước biển và hồ muối.
Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất pin lithium sử dụng trong xây dựng và lưu trữ năng lượng, những sự phát triển này hướng đến việc tiếp cận các nguồn tài nguyên dồi dào nhưng chưa được khai thác.
Theo nghiên cứu của Đại học Nam Kinh (Trung Quốc), nhu cầu ngày càng tăng về công nghệ năng lượng tái tạo và xe điện (EV) có thể khiến nguồn cung lithium hiện tại cạn kiệt sớm nhất vào năm 2029, nghĩa là chỉ 4 năm nữa.
>> Mỹ và châu Âu "bất lực” trong cuộc đua sản xuất pin xe điện
Theo một trang tin tức trực tuyến của Trung Quốc, do tình trạng thiếu hụt nguồn cung sắp xảy ra, các nhà khoa học của "nước láng giềng Việt Nam" đang tìm kiếm những phương pháp mới để chiết xuất lithium từ các nguồn tài nguyên khác với thông thường, đó có thể hồ muối, nước biển và thậm chí cả trầm tích trên khắp thế giới.
Nhu cầu tăng đột biến
Nhu cầu về các kỹ thuật khai thác lithium bền vững đang được thúc đẩy bởi nhu cầu ngày càng tăng về công nghệ năng lượng tái tạo và xe điện.
Các phương pháp thông thường, chẳng hạn như khai thác quặng đá cứng và loại bỏ lithium khỏi nước muối, tiêu tốn nhiều năng lượng, thải ra nhiều khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính, hư hỏng nguồn đất đai và làm cạn kiệt các mạch nước ngầm. Những phương pháp này dẫn đến các vấn đề về chuỗi cung ứng và môi trường, hiện trạng này đã nhấn mạnh nhu cầu bức thiết về các giải pháp thay thế hiệu quả và bền vững.
Do tính sẵn có và trữ lượng lớn, nước muối chất lượng thấp - chẳng hạn như chất lỏng trầm tích, chất lỏng địa nhiệt, nước khai thác từ mỏ dầu, nước biển và một số hồ muối - là nguồn tài nguyên đầy hứa hẹn nhưng chưa được khai thác.
Tuy nhiên, do hàm lượng lithium thấp và tỷ lệ magiê - lithium cao nên việc khai thác lithium từ các nguồn này vẫn còn khó khăn về mặt kỹ thuật và cần có các kỹ thuật khai thác tiên tiến để tận dụng tối đa các nguồn tài nguyên này.
Theo báo cáo của tờ South China Morning Post (SCMP), quặng đá cứng từ những nơi như Zimbabwe và nguồn nước muối có nồng độ cao ở Nam Mỹ là nguồn cung cấp lithium chính cho Trung Quốc, nước tinh chế lithium lớn nhất thế giới.
Để đáp ứng nhu cầu trong nước, các công ty khai khoáng Trung Quốc đã mở rộng hoạt động tại Zimbabwe – một nước không giáp biển tại Đông Nam châu Phi, củng cố chuỗi cung ứng lithium toàn cầu. Chiếm ưu thế về sản xuất pin lithium-ion, Trung Quốc là quốc gia chiếm tới 77% lượng pin EV trên thế giới, với tổng kim ngạch xuất khẩu tới hơn 139 tỷ USD vào năm 2023.
Mặc dù có những giải pháp thay thế mới nổi như pin natri-ion, pin lithium-ion dự kiến vẫn sẽ chiếm ưu thế do hiệu suất và mật độ năng lượng vượt trội. Nhu cầu tăng có thể làm cạn kiệt trữ lượng lithium toàn cầu vào cuối thập kỷ này, điều đó đã nhấn mạnh tính cấp thiết của các giải pháp sáng tạo.
Tối ưu hóa nguồn nước muối
Các nhà nghiên cứu đã đưa ra thuật ngữ “nước muối chất lượng thấp” để mô tả các nguồn có nồng độ lithium dưới 0,26 gam trên 1 lít hoặc tỷ lệ magiê so với lithium vượt quá 6,15.
Những trường hợp này đã đặt các kỹ thuật chiết xuất truyền thống vào quá trình thử nghiệm, cô đặc lithium bằng cách làm bay hơi nước và tách nó khỏi các nguyên tố khác bằng hóa chất. Đối với các loại nước muối như vậy, các phương pháp thông thường không hiệu quả do nồng độ thấp và việc đồng chiết xuất có thể tách ra các thành phần không mong muốn.
Theo SCMP, các nhà nghiên cứu đã điều tra về những tiến bộ trong kỹ thuật tiền cô đặc và chiết xuất trực tiếp để giải quyết những vấn đề này. Một kỹ thuật kết tủa tăng cường do một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Công nghệ Thành Đô (Trung Quốc) tạo ra có hiệu quả khi loại bỏ magiê trong khi giảm lượng lithium bị mất đi xuống mức chỉ còn 0,4%.
Tại một hồ nước mặn ở Thanh Hải, các nhà nghiên cứu từ Đại học Nam Kinh phát hiện ra rằng phương pháp chiết xuất bằng dung môi có hiệu quả thu hồi lithium lên tới hơn 65%.
Các phương pháp tiếp cận cải tiến khác được xem xét bao gồm màng lọc sử dụng gradient áp suất hoặc trường điện để tách lithium, cũng như các phương pháp điện hóa tận dụng các đặc tính của ion, SCMP đưa tin .
Theo nghiên cứu, việc tối ưu hóa quá trình chiết xuất lithium từ nước muối chất lượng thấp có thể liên quan đến việc kết hợp nhiều phương pháp khác nhau. Hiệu quả có thể được tăng lên, ví dụ, bằng cách kết hợp quá trình chiết xuất với quá trình khử muối nước biển hoặc kết hợp năng lượng tái tạo vào quy trình.
Các nhà nghiên cứu đã nhấn mạnh tiềm năng của nước muối chất lượng thấp trong việc đóng góp đáng kể vào sản xuất lithium bền vững, củng cố hệ thống lưu trữ năng lượng và thúc đẩy sự chuyển dịch toàn cầu sang các nguồn năng lượng sạch hơn.
Theo Yahoo! News/Interesting Engineering/Nature
