تا حالا به این فکر کردی که باتری‌های قابل شارژ گوشیمون یا ماشین‌های برقی قراره تا کی بتونن به لیتیوم دسترسی داشته باشن؟ خب معلومه، این روزا هرچی بیشتر باتری لازمه، به لیتیوم بیشتری هم نیاز داریم. اما روش‌های فعلی استخراج لیتیوم، حسابی کُند و محیط‌زیست‌براندازن. یعنی کلی آب مصرف می‌کنن، کلی مواد شیمیایی میریزن و سال‌ها طول می‌کشه تا اون لیتیوم رو جمع کنن.
حالا یه تیم از دانشگاه رایس آمریکا (یا همون Rice University) اومدن یه غافلگیری جدید درست کردن: اونا تونستن یه غشای نانوتکنولوژیک (غشا یه جور فیلتر خیلی نازکه) بسازن که فقط و فقط لیتیوم رو از بین کلی مواد تو «آب‌نمک‌ها» جدا می‌کنه. آب‌نمک یا Brine همون آب خیلی شور هست که کنار دریاچه‌های نمک یا منابع زیرزمینی وجود داره و یه عالمه لیتیوم توش هست.
تا قبل از این، برای گرفتن لیتیوم باید حوضچه‌های غول‌آسا می‌ساختن و ماه‌ها صبر می‌کردن تا لیتیوم ته‌نشین شه. وسط این ماجرا کلی آب به هدر میره، درست تو جاهایی که خود آب کمیابه!
ولی این غشای جدید رو که می‌زنن، با یه جریان برق، فقط یون‌های لیتیوم از توش رد میشن و بقیه چیزا مثل سدیم، منیزیم و کلسیم بیخیال رد شدن میشن! تکنیکش رو اسمش گذاشتن «الکترو دیالیز» یعنی جدا کردن یون‌ها با استفاده از برق.
نکته جالب‌تر اینجاست که محققین رایس، تو ساخت این فیلتر، از نانوذرات اکسید تیتانیوم لیتیوم (LTO) استفاده کردن. حالا LTO چیه؟ این یه ماده‌ی کریستالیه که سوراخ‌ها و ساختاراش دقیقا اندازه یون‌های لیتیوم هست و فقط اونا رو از خودش رد می‌کنه و میگه: “بقیه بی‌زحمت پشت خط!” بعدش با ترفندهای نانوتکنولوژی مثل پیوند دادن “گروه‌های آمین” به LTO، باعث شدن کل ذرات به طور یکنواخت و بدون نقص تو فیلتر جا بگیرن و یه لایه قوی و یکدست درست شه. گروه آمین هم یه جور ترکیب شیمیایی که کمک می‌کنه مواد با هم قاطی شن و بهتر کنار هم بمونن.
یعنی الان یه فیلتر داریم با سه لایه که هرکدوم رو میشه جدا جدا واسه مواد مختلف مثل نیکل یا کبالت هم تنظیم کرد. پس فقط لیتیوم نیست، و میشه از همین الگو برای مواد دیگه هم کمک گرفت. این خیلی برای صنعت باحاله چون کمپانی‌ها می‌تونن همزمان مواد باارزش دیگه رو هم از بین مواد ضایعاتی یا آب‌های شُرشُرکی بیرون بکشن.
این غشا رو دو هفته تو سیستم «الکترو دیالیز» تست کردن و همچنان قدرتش رو از دست نداد! یکی دیگه از نکات خوبش اینه که میشه این فیلتر رو به راحتی تو مقیاس صنعتی تولید کرد یعنی مشکل تعداد و اندازه دیگه رفع شده.
دکتر Qilin Li که استاده مهندسی محیط‌زیست تو رایس هست و تو مرکز NEWT کار می‌کنه (NEWT هم یعنی «مرکز تصفیه آب با نانوتکنولوژی»)، بهمون گفت که این کار، نتیجه‌ی ده سال تحقیق روی مواد نانو و نحوه ساخت غشاهای چندکاره‌ست. هدف هم داشتن یه روشی بود که دوست‌دار محیط زیست باشه و تا حد ممکن روی آب و هوا تاثیر منفی نذاره.
در نهایت باید بدونیم که این پروژه فقط درباره محیط زیست یا سرعت کار نیست، بلکه یه امید برای آینده‌ست؛ چون با این روش میشه لیتیوم (و بقیه مواد ارزشمند) رو سریع‌تر و پاک‌تر دراورد و همین موضوع می‌تونه انقلاب تو صنعت باتری راه بندازه!
راستی اگه به جزئیات علمی علاقه داشته باشی، این کشف تو مجله Nature Communications هم چاپ شده. خلاصه، فعلا باید منتظر بمونیم ببینیم این تکنولوژی چه وقت می‌اد سراغ بزرگ‌تر شدن و وارد صنعت میشه، اما همین الان هم خبرش کلی هیجان‌انگیزه!
منبع: +
