Un gruppo di ricerca dell’Università del Michigan, negli Stati Uniti, ha sviluppato un nuovo meccanismo di separazione che promette di rivoluzionare l’estrazione del litio. La scoperta, pubblicata sulla rivista Nature Chemical Engineering, apre la strada a un processo più sostenibile per ottenere questo metallo strategico.
Il litio è un elemento fondamentale per la transizione energetica, essendo l’ingrediente chiave delle batterie per veicoli elettrici e sistemi di accumulo. La domanda globale è in continua crescita, rendendo cruciale trovare metodi di estrazione efficienti e a basso impatto ambientale.
Attualmente, il litio si ricava principalmente da minerali grezzi o da piane di sale. Entrambi i metodi presentano notevoli criticità: l’estrazione mineraria è costosa, energivora e contamina le acque con sostanze chimiche, mentre il processo di evaporazione della salamoia richiede tempi lunghissimi, fino a tre anni, e un enorme consumo idrico.
Un ostacolo significativo nel processo convenzionale da salamoia è la presenza di magnesio, un elemento chimicamente simile al litio. Quando il rapporto magnesio/litio è elevato, la separazione diventa complessa e costosa, portando a classificare molte riserve di salamoia come “di bassa qualità” e a lasciarle inutilizzate.
La nuova tecnica si basa su una membrana a carica negativa che separa una soluzione di salamoia da un compartimento di acqua pura. In modo sorprendente e controintuitivo, gli ioni di litio, che possiedono una carica positiva più debole, attraversano la membrana per raggiungere l’acqua, mentre il magnesio, con una carica doppia, rimane bloccato.
Questo fenomeno è stato spiegato con il principio dell’equilibrio di carica. Per ogni ione positivo che attraversa la membrana, uno ione negativo (come il cloruro) deve seguirlo per mantenere l’equilibrio. Il litio segue più facilmente il cloruro, mentre il magnesio è fortemente trattenuto dalla carica negativa della membrana stessa, che lo “richiama” indietro.
A differenza dell’elettrodialisi, che impiega corrente elettrica per forzare il passaggio degli ioni, questo metodo non richiede energia o pressione aggiuntive. La rimozione della corrente elettrica e la sua sostituzione con acqua pura hanno innescato questo comportamento inatteso, verificato poi in diverse condizioni sperimentali.
Il principale vantaggio di questa tecnologia risiede nella sua sostenibilità. Riduce drasticamente il consumo d’acqua rispetto agli stagni di evaporazione, limita o elimina l’uso di reagenti chimici e rende economicamente sfruttabili le salamoie ad alto contenuto di magnesio, finora scartate.
Sebbene la tecnica non separi il litio da ioni con la stessa carica, come il sodio, potrà essere integrata in processi industriali più ampi. I prossimi passi includeranno un’analisi tecnico-economica per identificare le combinazioni più efficienti su larga scala.
Dal punto di vista dell’economia circolare, si tratta di un potenziale cambio di paradigma. Ampliare il bacino di risorse disponibili diminuirà la pressione su miniere e saline, migliorando la resilienza della filiera delle batterie in vista di una domanda che, secondo le stime, potrebbe superare l’offerta entro il 2029.
