Đại học Monash phát triển công nghệ chiết xuất lithium từ muối rắn bằng dung môi hữu cơ, hầu như không cần nước ngọt, hiệu suất lên tới 95% và có khả năng tái chế dung môi nhờ năng lượng Mặt Trời.

Công nghệ đột phá mới chiết xuất lithium gần như không dùng nước

Các kỹ sư thuộc Đại học Monash (Australia) đã phát triển thành công một công nghệ chiết xuất lithium mang tính cách mạng, cho phép thu hồi trực tiếp kim loại quý này từ hỗn hợp muối rắn của nước hồ muối mà hầu như không tiêu thụ nước ngọt. Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Environmental Science & Technology, mở ra giải pháp thay thế xanh và tiết kiệm năng lượng cho chuỗi cung ứng pin toàn cầu.

Hạn chế của phương pháp chiết xuất lithium truyền thống

Lithium là kim loại then chốt trong sản xuất pin, chủ yếu được khai thác từ các hồ nước muối (brine). Tuy nhiên, quy trình chiết xuất truyền thống thường gặp nhiều trở ngại lớn:

• Hiệu suất thu hồi thấp

• Thời gian xử lý kéo dài

• Tiêu thụ lượng nước ngọt cực kỳ lớn, gây áp lực nghiêm trọng lên môi trường và tài nguyên địa phương.

Đây chính là động lực để nhóm nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học (Đại học Monash) tìm ra một hướng tiếp cận hoàn toàn mới.

Công nghệ mới hoạt động như thế nào?

Thay vì tách lithium trực tiếp từ dung dịch nước muối loãng như trước đây, công nghệ này tập trung vào việc cô lập muối lithium trong hỗn hợp muối rắn bằng phương pháp hòa tan chọn lọc. Cụ thể, nhóm nghiên cứu sử dụng các dung môi hữu cơ công nghiệp phổ biến, dễ tiếp cận như ethanol và acetone.

Dựa trên sự chênh lệch về độ hòa tan giữa muối lithium và các loại muối đồng tồn tại khác, quy trình cho phép tách lọc tạp chất một cách hiệu quả mà không cần bổ sung bất kỳ nguồn nước ngọt nào. Kết quả thử nghiệm thực tế cho thấy:

• Hiệu suất thu hồi lithium đạt tới 95%.

• Loại bỏ hoàn toàn các tạp chất khó nhằn như boron và sulfate, tạo ra sản phẩm lithium có độ tinh khiết cao, đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe của ngành công nghiệp pin.

Tích hợp năng lượng Mặt Trời để tái chế dung môi

Nhằm tối ưu hóa tính bền vững, các nhà khoa học đã tích hợp công nghệ hòa tan chọn lọc với hệ thống bay hơi năng lượng Mặt Trời giao diện (interfacial solar evaporation) – một khái niệm nền tảng do chính Đại học Monash phát triển từ hơn 10 năm trước. Giải pháp này cho phép thu hồi và tái chế hơn 99% lượng dung môi hữu cơ đã sử dụng, tận dụng hoàn toàn nguồn ánh sáng mặt trời tự nhiên. Nhờ đó, quy trình khép kín vừa giảm thiểu hóa chất thải ra môi trường, vừa tiết kiệm năng lượng đáng kể.

Tiềm năng thương mại hóa và tương lai

Tiến sĩ Zhikao Li, đại diện nhóm nghiên cứu, khẳng định: “Bước đột phá này chứng minh chúng ta có thể tách hiệu quả lithium từ các hỗn hợp muối phức tạp bằng dung môi hữu cơ đơn giản, không lệ thuộc nước ngọt hay hóa chất đậm đặc. Sự kết hợp giữa hòa tan chọn lọc và bay hơi năng lượng Mặt Trời tạo ra lộ trình khả thi để mở rộng quy mô công nghiệp, tối thiểu hóa tác động môi trường mà vẫn duy trì hiệu suất vận hành mạnh mẽ.”

Hiện tại, giải pháp công nghệ đột phá này đã được nộp hồ sơ đăng ký bằng sáng chế quốc tế, hứa hẹn sớm được thương mại hóa và ứng dụng rộng rãi, mở ra một chương mới bền vững hơn cho ngành khai thác lithium toàn cầu.