חוקרים מאוניברסיטת ברמינגהם מובילים פרויקט חדש בהיקף של 6.2 מיליון ליש"ט (כ-8.2 מיליון דולר) לפיתוח ממברנות מבוססות חלבון, שעשויות להפוך את הפקת הליתיום ליעילה יותר, סלקטיבית יותר ופחות עתירת אנרגיה. המיזם, שיימשך שלוש שנים, ממומן על ידי הסוכנות הבריטית למחקר והמצאות מתקדמות (ARIA), ומתמקד באחד האתגרים המרכזיים בהפקה ישירה של ליתיום (DLE): הפרדת ליתיום מנתרן לייצור תרכובות ליתיום בטוהר גבוה הנדרשות לייצור סוללות.
"ביולוגיה יכולה לבנות חומרים מסודרים בדיוק שקשה מאוד לשחזור בשיטות ייצור קיימות. אנו שואפים לנצל זאת ליצירת ממברנות עם נקבוביות אחידות וניתנות לתכנות," אמר ד"ר דומיניק קוביצקי, ראש הפרויקט מאוניברסיטת ברמינגהם. הטכנולוגיה עשויה בעתיד להתרחב מעבר לחומרי סוללה, לשיפור הפקת מינרלים קריטיים, טיפול במים וייצור כימי ותרופתי. הצלחתה תלויה ביכולת לייצר ממברנות יציבות וברות-קיימא בקנה מידה תעשייתי.
האתגר: הפרדת ליתיום מנתרן
ליתיום ונתרן הם יסודות דומים מבחינה כימית, מה שהופך את ההפרדה ביניהם למשימה מורכבת. שיטות ההפקה הקונבנציונליות, כמו אידוי בריכות מלח, דורשות כמויות מים גדולות וזמן רב, בעוד ששיטות חדשות יותר כמו ספיחה או חילוץ ממסים עדיין מתקשות להשיג סלקטיביות גבוהה. הממברנות החלבוניות החדשות שואפות לפתור בעיה זו באמצעות נקבוביות בגודל מולקולרי המדמות תעלות ביולוגיות טבעיות.
יתרונות פוטנציאליים לתעשיית האנרגיה
אם הטכנולוגיה תצליח, היא עשויה להפחית משמעותית את עלויות הייצור של ליתיום ברמת סוללה, לתמוך במעבר לאנרגיה ירוקה, ולהקטין את התלות בשיטות הפקה מזהמות. בנוסף, היא עשויה לאפשר ניצול של מקורות ליתיום בעלי ריכוז נמוך יותר, כמו מי ים או מי תהום מלוחים, מה שירחיב את היצע החומר הגלם העולמי.
הקשר לשוק הישראלי
בישראל, שם קיימת מודעות גוברת לחשיבות של שרשרת אספקה יציבה למתכות קריטיות, חדשנות כזו עשויה להשפיע על יבוא ליתיום ועל פיתוח טכנולוגיות אחסון אנרגיה. חברות ישראליות בתחום האנרגיה הנקייה והרכב החשמלי עשויות לעקוב בעניין אחר התקדמות הפרויקט, ולבחון שיתופי פעולה עתידיים.
שאלות נפוצות
מהי הפקת ליתיום ישירה (DLE)?
הפקת ליתיום ישירה היא שיטה להפקת ליתיום מתמיסות מלח או מי תהום באמצעות תהליכי סלקטיביים, במקום אידוי מסורתי. היא מהירה יותר וידידותית יותר לסביבה.
מדוע חשובה הפרדת ליתיום מנתרן?
נתרן עלול לפגוע באיכות תרכובות הליתיום ובביצועי הסוללות. הפרדה יעילה חיונית לייצור ליתיום ברמת סוללה.
מה היתרון של ממברנות חלבוניות?
ממברנות חלבוניות מציעות נקבוביות אחידה וניתנת לתכנות, מה שמאפשר סלקטיביות גבוהה יותר בהשוואה לממברנות פולימריות קונבנציונליות.
מתי הטכנולוגיה תהיה זמינה מסחרית?
הפרויקט נמצא בשלב מחקר ראשוני, וההערכות הן שיחלפו מספר שנים עד להבשלה מסחרית, בכפוף להצלחת הניסויים.
האם הטכנולוגיה מתאימה לשימוש בישראל?
ייתכן, במיוחד אם תותאם לטיפול במים מליחים או למיחזור סוללות. עם זאת, נדרשת בדיקה מעמיקה של התאמתה לתנאים המקומיים.
שאלות נפוצות
הפקת ליתיום ישירה היא שיטה להפקת ליתיום מתמיסות מלח או מי תהום באמצעות תהליכי סלקטיביים, במקום אידוי מסורתי. היא מהירה יותר וידידותית יותר לסביבה.
נתרן עלול לפגוע באיכות תרכובות הליתיום ובביצועי הסוללות. הפרדה יעילה חיונית לייצור ליתיום ברמת סוללה.
ממברנות חלבוניות מציעות נקבוביות אחידה וניתנת לתכנות, מה שמאפשר סלקטיביות גבוהה יותר בהפרדת ליתיום מנתרן.
מעבר לחומרי סוללה, הטכנולוגיה עשויה לשמש להפקת מינרלים קריטיים, טיפול במים וייצור כימי ותרופתי.
היא עשויה להפחית את הצורך באידוי כמויות מים גדולות ולצמצם את ההשפעה הסביבתית של הפקת ליתיום, במיוחד באזורים צחיחים.