Permintaan litium melonjak seiring produsen mobil meningkatkan produksi kendaraan listrik dan perusahaan energi membangun sistem baterai yang lebih besar untuk mendukung tenaga angin dan surya. Namun produksi litium masih merupakan proses yang lambat dan mahal bagi lingkungan. Metode ekstraksi saat ini bekerja paling baik pada endapan berkualitas tinggi yang hanya ditemukan di sejumlah wilayah tertentu, dan memakan banyak lahan dan air.
Kini, para peneliti di Columbia Engineering telah mengembangkan teknik ekstraksi litium baru yang dapat mempercepat produksi, mengurangi polusi, dan memanfaatkan cadangan yang sulit diakses oleh teknologi yang ada.
Kesimpulan mereka, dipublikasikan di jurnal joulemenggambarkan proses yang disebut ekstraksi pelarut selektif, atau S3E (diucapkan S tiga E). Metode ini menggunakan pelarut yang sensitif terhadap suhu untuk mengekstrak litium langsung dari air garam bawah tanah yang asin, bahkan ketika konsentrasi litium rendah atau tercampur dengan mineral lain yang sulit dipisahkan.
Metode ekstraksi litium baru menunjukkan selektivitas yang kuat
Menurut tim peneliti, S3E menunjukkan selektivitas yang mengesankan dalam pengujian. Sistem ini mengekstraksi litium dengan laju hingga 10 kali lebih tinggi dari natrium dan 12 kali lebih tinggi dari kalium. Ini juga menghilangkan magnesium, salah satu kontaminan paling umum dalam air garam litium, melalui langkah pengendapan kimia yang memisahkan bahan yang tidak diinginkan.
Tidak seperti banyak sistem ekstraksi litium langsung saat ini, S3E tidak bergantung pada bahan kimia pengikat khusus atau pasca-pemrosesan dalam jumlah besar. Sebaliknya, ia bergantung pada cara unik ion litium berinteraksi dengan molekul air di dalam pelarut, yang perilakunya berubah bergantung pada suhu.
Pada suhu kamar, pelarut menyerap litium dan air dari air garam. Setelah dipanaskan, sistem melepaskan litium dan air yang dimurnikan sekaligus meregenerasi pelarut sehingga dapat digunakan kembali berulang kali.
Mengapa produksi litium saat ini menjadi masalah
Sekitar 40% pasokan litium dunia berasal dari air asin bawah tanah di wilayah gurun. Sebagian besar produsen bergantung pada evaporasi tenaga surya, sebuah proses yang memompa air garam ke dalam kolam besar di luar ruangan dan membiarkannya terkena sinar matahari selama berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun hingga cukup banyak air yang menguap.
Pendekatan ini sangat bergantung pada iklim kering, medan datar, dan lahan yang luas, sehingga hanya praktis di lokasi tertentu seperti Gurun Atacama di Chile dan sebagian Nevada. Hal ini juga memerlukan konsumsi air yang signifikan di wilayah yang sudah mengalami kekurangan air.
“Penguapan tenaga surya saja tidak dapat memenuhi permintaan di masa depan,” kata Ngai Yin Yip, profesor teknik bumi dan lingkungan di Universitas Columbia, La Von Duddleson Krumb. “Dan terdapat air garam kaya litium yang menjanjikan, seperti yang ada di Laut Salton di California, di mana metode ini tidak dapat digunakan.”
Salton Sea Lithium dapat memberi daya pada jutaan baterai kendaraan listrik
Untuk menguji sistem tersebut, para peneliti menggunakan air garam sintetis yang dirancang untuk meniru kondisi di Laut Salton California, wilayah panas bumi yang diperkirakan mengandung cukup litium untuk memberi daya pada lebih dari 375 juta baterai kendaraan listrik.
Setelah empat siklus ekstraksi menggunakan pelarut yang sama, tim memulihkan hampir 40% litium. Hasilnya menunjukkan bahwa teknologi ini pada akhirnya dapat mendukung operasi berkelanjutan dalam skala besar.
“Ini adalah cara baru untuk mengekstrak litium secara langsung,” kata Yip. “Ini cepat, selektif, dan mudah untuk diukur. Dan dapat ditenagai oleh panas berkualitas rendah dari sumber limbah atau pengumpul tenaga surya.”
Para peneliti menekankan bahwa proyek ini masih dalam tahap pembuktian konsep dan belum sepenuhnya dioptimalkan untuk efisiensi maksimum atau pemulihan litium. Meskipun demikian, mereka yakin S3E dapat menjadi alternatif yang layak untuk kolam evaporasi dan penambangan batu keras, yang saat ini mendominasi produksi litium global meskipun memiliki kelemahan dalam hal lingkungan.
Produksi litium yang lebih bersih untuk transisi energi ramah lingkungan
Karena permintaan baterai terus meningkat di seluruh dunia, teknologi ekstraksi litium yang lebih ramah lingkungan dapat menjadi semakin penting dalam transisi energi ramah lingkungan.
“Kami selalu membicarakan energi hijau,” kata Yip. “Tetapi kita jarang membicarakan betapa kotornya beberapa rantai pasokan. Jika kita menginginkan transisi yang benar-benar berkelanjutan, kita memerlukan cara yang lebih bersih untuk mendapatkan bahan-bahan yang menjadi sandarannya. Ini adalah langkah ke arah itu.”
