Công nghệ này mở ra giải pháp thay thế tiêu thụ ít năng lượng và hầu như không cần sử dụng nguồn nước ngọt. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Environmental Science & Technology.
Các nhà khoa học cho biết lithium - một loại kim loại quan trọng phục vụ chuỗi cung ứng toàn cầu - hiện nay chủ yếu được khai thác từ các hồ nước muối (brine). Tuy nhiên, quy trình chiết xuất truyền thống thường đối mặt với nhiều hạn chế như hiệu suất thu hồi thấp, thời gian xử lý kéo dài và đặc biệt là nhu cầu tiêu thụ nước ngọt cực kỳ lớn.
Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu thuộc Khoa Kỹ thuật hóa học và sinh học (Đại học Monash) đã ứng dụng một chiến lược tiếp cận hoàn toàn mới. Thay vì tách lithium trực tiếp từ dung dịch nước muối như trước đây, công nghệ này tiến hành cô lập các muối lithium bên trong hỗn hợp muối rắn bằng phương pháp hòa tan chọn lọc thông qua sử dụng các dung môi hữu cơ công nghiệp phổ biến và dễ tiếp cận như ethanol và acetone.
Nhóm nghiên cứu cho biết dựa trên sự chênh lệch về độ hòa tan giữa muối lithium và các loại muối đồng tồn tại khác, quy trình mới cho phép tách lọc tạp chất một cách hiệu quả mà không cần bổ sung bất kỳ nguồn cấp nước ngọt nào vào hệ thống. Các thử nghiệm thực nghiệm chứng minh công nghệ này đạt hiệu suất thu hồi lithium lên tới khoảng 95%. Hệ thống cũng giải quyết triệt để một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất của ngành công nghiệp khai khoáng bấy lâu nay là loại bỏ hoàn toàn các tạp chất boron và sulfate, từ đó tạo ra sản phẩm lithium có độ tinh khiết cao.
Nhằm tối ưu hóa tính bền vững của quy trình, các nhà nghiên cứu đã tích hợp công nghệ hòa tan chọn lọc với hệ thống bay hơi năng lượng Mặt Trời giao diện (interfacial solar evaporation - công nghệ chuyển đổi ánh sáng thành nhiệt năng ngay tại bề mặt tiếp xúc giữa nước và vật liệu hấp thụ) – một khái niệm nền tảng từng được chính nhóm nghiên cứu Monash phát triển hơn 10 năm trước. Giải pháp này cho phép thu hồi và tái chế hơn 99% lượng dung môi hữu cơ đã sử dụng thông qua việc tận dụng hoàn toàn nguồn ánh sáng mặt trời tự nhiên.
Tiến sĩ Zhikao Li, đại diện nhóm nghiên cứu, nhấn mạnh bước đột phá này chứng minh khả năng tách hiệu quả lithium từ các hỗn hợp muối phức tạp bằng dung môi hữu cơ đơn giản mà không bị lệ thuộc vào nguồn nước ngọt hay các quy trình sử dụng hóa chất đậm đặc khác. Việc kết hợp giữa hòa tan chọn lọc và bay hơi bằng năng lượng Mặt Trời tạo ra một lộ trình có khả năng mở rộng quy mô công nghiệp, giúp tối thiểu hóa tác động tiêu cực đến môi trường trong khi vẫn duy trì hiệu suất vận hành mạnh mẽ của nhà máy.
Hiện tại, giải pháp công nghệ mang tính cách mạng này đã được nhóm nghiên cứu nộp hồ sơ đăng ký bảo hộ bằng sáng chế quốc tế.
