ľ�ϸ���Ӱ��

Een internationaal onderzoeksteam, met onderzoekers van de Universiteit Utrecht, ľ�ϸ���Ӱ�� College London en Johannes Gutenberg Universiteit Mainz, heeft een ongebruikelijk extractiemechanisme voor lithium met behulp van ijzeroxiden ontrafeld. Vooral in de context van de energietransitie is de vraag naar lithium, een grondstof voor lithium-ionbatterijen, groot en neemt alleen maar toe. De resultaten van dit onderzoek, gepubliceerd in ACS Earth and Space Chemistry, belichten mechanismen die nuttig kunnen zijn voor toekomstige industriële lithiumwinning.

Lithium is van groot economisch, maatschappelijk en wetenschappelijk belang. Xu Zhang, geowetenschapper aan de Universiteit Utrecht en eerste auteur van het paper, legt uit: “Het grootschalige gebruik van lithium-ion batterijen resulteert in een grote vraag naar lithiumbronnen. Deze batterijen zijn onmisbaar in alledaagse objecten, variërend van smartphones en elektrische voertuigen tot thuisbatterijen. Wetenschappelijk gezien is lithium ook een fascinerend element voor geochemisch onderzoek. Het lithiumisotopensysteem heeft bewezen een robuuste proxy te zijn voor het bestuderen van interacties tussen water en gesteente, bodemformaties en chemische verwering. Het wordt gebruikt in onderzoek naar klimaatverandering, zeewaterstijging en de invloed van menselijke activiteiten op de aarde.”

Extractie met behulp van ijzeroxiden

In de natuur is lithium verrijkt in kleimineralen, en sommige wetenschappers onderzoeken manieren om geothermisch lithium te winnen met behulp van kleimineralen. Een lang over het hoofd gezien probleem is de wisselwerking tussen lithium en ijzeroxiden, die veel voorkomen in de natuur. Een internationaal onderzoeksteam van de Universiteit Utrecht, ľ�ϸ���Ӱ�� College London (VK) en Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (Duitsland) heeft deze vraag onderzocht. Zhang en zijn collega's ontdekten dat de kristalliniteit van mineralen een cruciale rol speelt. “Voor hetzelfde mineraal is het ijzeroxide reactiever in zijn slecht gekristalliseerde, of “tiener”, toestand dan in zijn goed gekristalliseerde, of “volwassen”, fase”, legt Zhang uit. “Tijdens de interactie tussen lithium en ijzeroxiden wordt lithium niet opgenomen door goed gekristalliseerde ijzeroxiden, terwijl slecht gekristalliseerde goethiet nanodeeltjes ~90% van lithium kunnen onttrekken in hoog alkalische omstandigheden.”

Implicaties

Deze bevinding is van belang op diverse vlakken. Zhang: “Allereerst biedt het inzicht in mechanismen die van belang zijn voor toekomstige industriële lithiumextractie, waaronder welk mineraal geselecteerd moet worden, hun kristallijne toestand en de ideale extractieomstandigheden. Gezien de ruime beschikbaarheid van ijzeroxiden en de bewezen effectiviteit van de bestaande synthese-methoden, is het de moeite waard te onderzoeken of deze extractiemethode ook grotere kostenefficiëntie kan opleveren. Ten tweede benadrukt deze studie de centrale rol van minerale kristallisatie bij het vormgeven van rots-water reacties en biedt inzicht in ijzerrijke omgevingen zoals tropische bodems.”

Deze studie wordt ondersteund door verschillende geavanceerde technieken, waaronder elektronische microscopie aan het UU Electronic Microscopy Centre en isotopenanalyse van UCL Londen. De resultaten zijn gepubliceerd in ACS Earth and Space Chemistry. Financiering voor het onderzoek werd verkregen via de NWO Open Competitie subsidie nummer OCENW.M20.156

Artikel

Coupling of Li–Fe: Li Isotope Fractionation during Sorption onto Fe-Oxides, Xu Yvon Zhang, David J. Wilson, Maartje F. Hamers, Philip A. E. Pogge von Strandmann, Oliver Plümper, and Helen E. King, ACS Earth and Space Chemistry Article ASAP, DOI: 10.1021/acsearthspacechem.4c00205