La corsa globale al litio accelera, spinta dalla transizione energetica e dalla diffusione di smartphone, batterie e auto elettriche. Ma i metodi tradizionali di estrazione, basati soprattutto sull’attività mineraria terrestre, stanno mostrando limiti ambientali e produttivi sempre più evidenti. Ora un gruppo di ricercatori della Zhejiang University, in Cina, propone una soluzione innovativa: un estrattore solare a “altalena” capace di recuperare litio dall’acqua di mare e, allo stesso tempo, desalinizzare l’acqua.
Il problema del litio e l’interferenza del sale
Nel loro studio, pubblicato il 4 febbraio sulla rivista Device, gli scienziati descrivono un dispositivo in grado di “aumentare l’adsorbimento di Li+ riducendo al minimo le incrostazioni causate dagli ioni concorrenti durante l’evaporazione fototermica”.Il litio è diventato un elemento strategico per l’economia contemporanea. Alimenta dispositivi elettronici e veicoli elettrici, ed è considerato un pilastro della transizione verde. Tuttavia, le riserve facilmente accessibili si stanno riducendo e l’estrazione mineraria tradizionale è un processo lento, ad alto consumo idrico e con un impatto ambientale significativo.
Gli oceani rappresentano una potenziale alternativa: si stima che contengano fino a 230 miliardi di tonnellate di litio. Il problema è la concentrazione estremamente bassa. Estrarlo dall’acqua marina equivale a cercare un singolo granello di zucchero in un deserto di sale. L’ostacolo principale è il sodio: nell’acqua di mare ce n’è una quantità circa 60.000 volte superiore rispetto al litio. Nei tentativi di recupero tramite evaporazione, il sale si accumula rapidamente formando incrostazioni che ostruiscono le apparecchiature e bloccano la produzione.
Come funziona l’estrattore solare a “altalena”
Come racconta Interesting Engineering, per superare queste criticità, i ricercatori hanno sviluppato il Solar-Powered Seesaw Extractor (SPSE), un dispositivo con una struttura “a sandwich” composta da uno strato adsorbente idrofilo racchiuso tra due strati fototermici idrofobici che assorbono la luce solare. Il cuore del sistema è un materiale “assetato” di litio, posizionato tra le due superfici esterne. Grazie all’energia solare, il dispositivo attiva l’evaporazione dell’acqua, concentrando progressivamente gli ioni Li+ e favorendone l’adsorbimento.
La vera innovazione risiede nell’inclinazione di 30 gradi e nel movimento oscillatorio. Quando le incrostazioni saline si accumulano sulla parte rialzata, il peso cambia e il dispositivo oscilla come un’altalena, immergendo l’area incrostata. L’acqua marina provvede così a rimuovere naturalmente il deposito di sale.
Secondo quanto riportato nello studio, “la configurazione a seesaw consente di elevare e concentrare Li+ attraverso l’evaporazione per superare la lenta cinetica di adsorbimento, mentre le incrostazioni saline vengono rimosse dal movimento oscillatorio”. Questo ciclo di autopulizia permette un’estrazione continua alimentata esclusivamente dal sole.
I risultati dei test e le sfide ancora aperte
Nei test di laboratorio, il modello a altalena ha superato del 69% i metodi tradizionali a immersione in termini di assorbimento del litio. Il prototipo ha mostrato un incremento di 15,5 volte della concentrazione locale di Li+, migliorando significativamente la cinetica di adsorbimento. Il sistema ha inoltre dimostrato una notevole selettività, isolando il litio dagli ioni sodio con un’efficienza pari a 370.000 volte. Oltre all’estrazione, la tecnologia potrebbe anche funzionare come purificatore: con ulteriori ottimizzazioni, il processo consentirebbe di ottenere acqua potabile come sottoprodotto sostenibile. I ricercatori parlano infatti di “desalinizzazione dell’acqua di mare/brina e produzione di litio fianco a fianco”.
Restano però alcuni limiti. Gli attuali filtri a base di manganese tendono a degradarsi dopo circa 30 cicli di utilizzo, e il team sta valutando il passaggio a materiali a base di titanio per aumentarne la durata. Inoltre, sarà necessario verificare la capacità del dispositivo di operare stabilmente ai livelli di pH dell’oceano aperto senza l’aggiunta di sostanze chimiche.
