محققین آمریکایی، ایده‌ای هوشمندانه برای استخراج مواد باارزش معدنی از محلول‌های نمکی آن‌ها ارائه نموده‌اند. این ایده که مبتنی بر استفاده از نانوذرات مغناطیسی است، امکان دستیابی به مواد معدنی کمیاب که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند را فراهم می‌سازد. مجوز انحصاری بهره‌برداری از این فناوری که در دپارتمان انرژی آزمایشگاه ملی آمریکا (Pacific Northwest National Laboratory) توسعه یافته، به یک استارت‌آپ جدیدالتأسیس به نام «Moselle Technologies» اعطا شده است.

تولیدکنندگان نیمه‌هادی‌ها، توربین‌های بادی و همچنین باتری‌های مورد استفاده در وسایط نقلیه الکتریکی و سایر فناوری‌های مرتبط با انرژی‌ سبز، تقاضای فزاینده‌ای برای عناصری همچون لیتیوم، نیکل، کبالت و سایر عناصر کمیاب دارند. در حال حاضر، زنجیره تأمین جهانی این عناصر، تا حد زیادی به فرآیندهای پرهزینه‌ استخراج متکی هستند که انرژی و آب زیادی صرف نموده و در عین حال، با تولید زباله‌های سمی نیز همراه می‌باشند. طبق گفته وزارت انرژی آمریکا، این کشور واردکننده عمده این مواد بوده و به همین دلیل، امکان تأمین داخلی آن‌ها، در اولویت‌های اصلی سیاست‌گذاری قرار گرفته است. فناوری ابداعی «PNNL» که چندین سال برای توسعه آن تلاش شده است، هم‌اکنون برای ورود به فاز صنعتی آماده است!

در این فناوری که تحت حفاظت سیستم پتنت قرار دارد، نانوذره اصلی استفاده شده، اکسید آهن مگنتیت است. هسته آهنی نانوذرات، هنگام قرار گرفتن در معرض یک آهنربا، مانند براده‌های آهن در آزمایش علوم کلاسیک رفتار می‌کند. این امر، باعث می‌شود تا به همراه ماده حیاتی که به آن متصل می‌شوند، به سمت آهنربا کشیده شده و عملاً از محلول‌های نمکی فیلتر شوند. گفتنی است که «PNNL» و «Moselle» برای پیشبرد این پروژه استراتژیک، موفق به تأمین مالی از طریق دریافت دو جایزه تحقیق و توسعه‌ای شده‌اند و در مرحله اول، این فناوری برای جذب لیتیوم که نقشی کلیدی در فناوری‌های مرتبط با باتری‌ها دارد، توسعه یافته است.

پیت مک گریل (Pete McGrail)، از اعضای «PNNL» و متخصص در زمینه بازیابی فلزات کمیاب می‌گوید: «رویکردهای فعلی برای استخراج لیتیوم از آب، به یک مرحله فرآوری نیاز داشته که حجم زیادی از آب (هزاران گالن در دقیقه) را از طریق یک سیستم فیلتراسیون مبادله یونی پمپ می‌کند. این فرایند، با صرف انرژی قابل توجهی همراه بوده و افزایش هزینه‌ها را به دنبال دارد. فناوری نانو، به ما امکان می‌دهد تا همه چیز را کوچک کنیم و نیاز به جداکننده‌های بزرگ تبادل یونی برطرف شود. کاملاً ساده است: در عرض چند دقیقه، تقریباً تمام لیتیوم موجود در محلول، در اثر برخورد مولکولی با جاذب خارج شده و سپس می‌توان آن را با آهنربا خالص نموده و استخراج کرد».

جری میلز (Jerry Mills)، مدیرعامل «Moselle» هم در این خصوص اظهار داشت: «فناوران در تلاش برای استخراج لیتیوم، سرمایه زیادی از دست داده‌اند. به نظر می‌رسد که به روش دیگری برای انجام این کار نیاز است. ما در جستجوی روشی با کمترین هزینه برای تولید عناصر کمیاب خاکی و استراتژیک، مانند لیتیوم بودیم. برای بسیاری از این‌ها، آمریکا هیچ تولیدی ندارد و ما می‌خواهیم تمام تلاش خود را برای حل این مشکل انجام دهیم. ما فکر می‌کنیم که این فناوری، مانع افزایش هزینه‌ها می‌شود».

یکی از پروژه‌های آزمایشی که در سال جاری میلادی برای بررسی این فناوری آغاز شده، استفاده از آن در صنعت نفت و گاز است. مک گریل در این خصوص می‌گوید: «محلول‌های نمکی صنعت نفت و گاز، یک منبع داخلی بلااستفاده از لیتیوم می‌باشند». به‌عنوان بخشی از روند استخراج نفت و گاز در سرتاسر آمریکا و کانادا، آب‌های زیرسطحی به سطح پمپ می‌شوند. لیتیوم در بیشتر این آب‌ها وجود داشته و محققین «PNNL» تخمین می‌زنند که اگر فقط 25 درصد از لیتیوم این منابع جمع‌آوری شود، برابر با تولید سالانه جهانی خواهد بود. برای کشف امکان‌پذیری این موضوع، مجموعه‌ای از بازیگران، شامل «PNNL»، «Moselle» و دو شرکت «Canada Natural Resources Limited» و «Conoco Phillips Corporation»، با یکدیگر همکاری خواهند کرد. آن‌ها با آزمایش چرخه‌ای طولانی از سیستم جداکننده مغناطیسی، آزمایش صنعتی در مقیاس کامل را به اجرا درآورده و نتایج را بررسی خواهند کرد. میلز در این باره می‌گوید: «با استفاده از نانوذرات مغناطیسی برای اتصال به ذرات لیتیوم محلول، ما انتظار داریم كه كنسانتره حاصل کمی خالص‌تر بوده و در نتیجه، هزینه فرآیند كاهش یابد».

گفتنی است که از این فناوری، برای بازیابی سایر مواد حیاتی نیز می‌توان استفاده نمود. برای بررسی این موضوع، یک پروژه دیگر با یک شرکت مستقر در نیوزیلند تعریف شده است. شرکت مذکور، سزیم موجود در آب‌نمک خود را شناسایی نموده و در همین راستا، تیم تحقیق در تلاشند تا فرآیند انجام شده برای بازیابی لیتیوم را به جاذب‌های جدید برای سزیم هم گسترش دهند.

مرجع: «Nanowerk»