Onderzoekers hebben een nieuwe methode ontdekt voor lithiumextractie die mogelijk kan bijdragen aan een duurzamere energietoekomst. Een internationaal team van wetenschappers, waaronder onderzoekers van de Universiteit Utrecht, University College London en de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz, heeft onderzocht hoe slecht gekristalliseerde ijzeroxiden lithium kunnen opnemen. Hun bevindingen, gepubliceerd in ACS Earth and Space Chemistry, bieden waardevolle inzichten voor toekomstige industriële toepassingen.
De vraag naar lithium groeit explosief door de wereldwijde behoefte aan batterijen voor elektrische voertuigen, smartphones en energieopslagsystemen. Daarnaast speelt lithium ook een sleutelrol in wetenschappelijk onderzoek. “Lithium is een fascinerend element, niet alleen economisch, maar ook wetenschappelijk,” legt Xu Zhang, geowetenschapper aan de Universiteit Utrecht en eerste auteur van de studie, uit. “Het lithiumisotopensysteem wordt gebruikt om complexe processen te bestuderen, zoals klimaatverandering, zeespiegelstijging en de impact van menselijke activiteiten op de aarde.”
Een nieuw perspectief: ijzeroxiden als lithiumvangers
Hoewel lithium van nature wordt aangetroffen in kleimineralen, was er tot nu toe weinig aandacht voor de rol van ijzeroxiden bij het binden van lithium. Het onderzoeksteam ontdekte dat de kristalliniteit van deze mineralen een cruciale factor is. Slecht gekristalliseerde ijzeroxiden, zoals goethiet in nanodeeltjesvorm, blijken tot 90% van het lithium te kunnen opnemen in sterk alkalische omstandigheden. Dit gebeurt niet bij goed gekristalliseerde ijzeroxiden.
Zhang licht toe: “We hebben vastgesteld dat de ‘tienerfase’ van ijzeroxiden – waarin het mineraal nog niet volledig is gekristalliseerd – veel reactiever is dan de ‘volwassen fase’. Dit opent nieuwe mogelijkheden voor lithiumextractie onder specifieke omstandigheden.”
Deze bevindingen hebben implicaties op meerdere niveaus. Ten eerste bieden ze een mogelijke route voor efficiëntere en kosteneffectieve industriële lithiumextractie. Omdat ijzeroxiden ruim beschikbaar zijn en de synthese ervan relatief eenvoudig is, kan deze methode een haalbare optie worden voor grootschalige toepassingen. Ten tweede benadrukt het onderzoek het belang van minerale kristallisatie in processen zoals water-gesteente-interacties, wat relevant is voor omgevingen met een hoog gehalte aan ijzer, zoals tropische bodems.
Geavanceerde technieken en samenwerking
Het onderzoek combineerde verschillende geavanceerde technieken, waaronder elektronmicroscopie en isotopenanalyse. Deze methoden maakten het mogelijk om de interactie tussen lithium en ijzeroxiden op nanoschaal te bestuderen. Het onderzoek werd gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en toont de kracht van internationale samenwerking tussen universiteiten.
Hoewel het onderzoek zich in een vroege fase bevindt, bieden de resultaten interessante mogelijkheden voor zowel wetenschappers als de industrie. Door verder te onderzoeken hoe slecht gekristalliseerde ijzeroxiden kunnen worden ingezet, kan de methode bijdragen aan duurzamere en efficiëntere lithiumextractie.
