Forschende der Rice University haben Festkörperelektrolyte (SSE) als Membranmaterial für die wässrige Lithiumextraktion umfunktioniertet und dabei eine nahezu perfekte Lithiumselektivität beobachtet. Sie konnten nachweisen, dass die Elektrolyte, die ursprünglich für die schnelle Leitung von Lithiumionen in Festkörperbatterien entwickelt wurden, dass deren hochgradig geordnete und eingeschränkte Struktur eine noch nie dagewesene Trennung von Ionen und Wasser in wässrigen Mischungen erlaubt.
Diese Entdeckung stellt einen potenziellen Durchbruch in der nachhaltigen Ressourcengewinnung dar, da sie die Gewinnung von Lithium aus unkonventionellen Quellen wie Wasser aus der Öl- und Gasproduktion, Industrieabwässern und geothermischen Solen ermöglicht.
Das Forschungsteam testete den neuen Ansatz mit einer Elektrodialyse-Anordnung, bei der ein angelegtes elektrisches Feld Lithiumionen durch die Membran trieb. Die Ergebnisse waren verblüffend: Selbst bei hohen Konzentrationen konkurrierender Ionen zeigte die SSE durchgängig eine nahezu perfekte Lithiumselektivität ohne nachweisbare konkurrierende Ionen im Produktstrom – etwas, das mit herkömmlichen Membrantechnologien nicht erreicht werden konnte.
Die Forscher stellten fest, dass konkurrierende Ionen zwar nicht in die SSE-Membran eindrangen, ihre Anwesenheit in der Zufuhrlösung jedoch den Lithiumfluss verringerte, da sie die für den Ionenaustausch zur Verfügung stehenden Oberflächenplätze blockierten – eine Herausforderung, die ihrer Meinung nach durch weitere Materialentwicklung gelöst werden kann.
Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass SSE nicht nur für Lithium, sondern auch für ionenselektive Trennungen eingesetzt werden und die Tür zu einer neuen Klasse von Membranmaterialien für die Ressourcengewinnung öffnen könnten. (jr)
