如果你有一罐許多不同顏色的彈珠，但只想要綠色的那么你怎么能有效地把它們挑出來？如果這不是彈珠，而是一罐閃光劑，其中還混有沙子、膠水和泥巴那你又打算怎么做呢？這一問題開始了作為地?zé)崮茉瓷a(chǎn)的一部分從加州索爾頓海(Salton Sea)下抽出鹽水的復(fù)雜性的討論。
對(duì)于世界各地的地?zé)崽飦碚f，產(chǎn)生的地?zé)猁}水被簡(jiǎn)單地注入地下，但現(xiàn)在已經(jīng)很清楚，索爾頓海地?zé)崽锂a(chǎn)生的鹽水含有大量的鋰，這是低碳交通和能源儲(chǔ)存所需要的關(guān)鍵資源。鋰的需求正在激增，因?yàn)樗卿囯x子電池的一個(gè)重要成分。目前，美國的鋰生產(chǎn)很少，大部分鋰都是進(jìn)口的；然而這種情況在不久的將來可能會(huì)改變。
來自美國能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員最近發(fā)表了一份關(guān)于過去和當(dāng)前從地?zé)猁}水中提取礦物的技術(shù)的全面回顧。發(fā)表在《Energies》上的這篇評(píng)論討論并評(píng)估了用于從鹽水中提取鋰的一系列廣泛的技術(shù)。該評(píng)論發(fā)現(xiàn)，加州索爾頓海地區(qū)的地?zé)猁u水有望成為未來國內(nèi)鋰的主要來源，但需要克服重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
“現(xiàn)在開發(fā)國內(nèi)鋰資源的主要?jiǎng)恿χ皇俏覀冊(cè)谖磥韺⑿枰罅康匿嚕?rdquo;這項(xiàng)研究的論文第一作者Will Stringfellow表示，“我們依賴從其他國家的地球上提取的鋰--而且還在海外加工--所以我們沒有任何重要的國內(nèi)電池生產(chǎn)。但在美國有很多潛在的鋰資源可以被開發(fā)。因此，我們正在研究這些資源是否能夠以真正環(huán)保的方式提取和使用，從而使它們成為真正的‘綠色’鋰資源。”
從地?zé)猁}水中提取鋰預(yù)計(jì)將特別具有挑戰(zhàn)性。鹵水從地下出來時(shí)溫度極高，除了鋰之外它還含有豐富的許多溶解的礦物。“它的溫度超過100攝氏度，所以你必須處理好熱量，并且它的鹽分非常非常高--約占重量的25%。有大量的鹽意味著大量的鈉、大量的氯，還有大量的鈣和鎂--以及其他東西如鐵和硅。這些都是有可能干擾提取的材料，”Stringfellow解釋道。
美能源部(DOE)對(duì)地?zé)崮茉春弯嚨V供應(yīng)鏈都很感興趣。Stringfellow表示，他是工業(yè)廢物處理和管理方面的專家，“我們受能源部地?zé)峒夹g(shù)辦公室的委托，對(duì)地?zé)崮茉瓷a(chǎn)背景下的礦物提取技術(shù)進(jìn)行獨(dú)立分析。以前曾有過對(duì)個(gè)別基本工藝的審查，但據(jù)我們所知，這是第一次全面審查，其審查的是工藝中更多的應(yīng)用科學(xué)方面。”
Stringfellow及論文共同作者Patrick Dobson（伯克利實(shí)驗(yàn)室地?zé)嵯到y(tǒng)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人）對(duì)已發(fā)表的文獻(xiàn)以及工業(yè)和政府報(bào)告進(jìn)行了研究，另外還對(duì)鋰提取技術(shù)專利也進(jìn)行了徹底審查。雖然技術(shù)上最先進(jìn)的提鋰方法是使用無機(jī)吸附劑吸附鋰，但其他有前景的技術(shù)也正在開發(fā)中。無機(jī)分子篩離子交換吸附劑正被應(yīng)用于從鹽水中提取鋰，該論文中就有討論了這種技術(shù)在過去及在現(xiàn)在的應(yīng)用。
Dobson和Stringfellow是鋰資源研究和創(chuàng)新中心(LiRRIC)的成員，該中心成立于伯克利實(shí)驗(yàn)室，旨在為可持續(xù)的國內(nèi)鋰提取、精煉和電池等應(yīng)用的材料合成開發(fā)科學(xué)和技術(shù)。
最近的項(xiàng)目則集中在如何在無需冷卻的情況下實(shí)時(shí)確定熱鹽水的化學(xué)成分，從而實(shí)現(xiàn)更好的過程控制，使鋰的提取效率最大化。另外，他們還在跟索爾頓海運(yùn)營的兩家公司--Berkshire Hathaway Energy和Controlled Thermal Resources--一起進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析以了解鋰提取技術(shù)是否可以做到跟其他形式的鋰生產(chǎn)具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。這些努力還得到了加州能源委員會(huì)和能源部先進(jìn)制造辦公室的支持。
LiRRIC主任Mike Whittaker表示：“伯克利實(shí)驗(yàn)室開創(chuàng)了鋰電池技術(shù)并通過利用自然資源和與這些資源所在的社區(qū)公平互動(dòng)、繼續(xù)推動(dòng)鋰電池創(chuàng)新的前沿。”
