ENGINEERINGNET.BE - Vooral in de context van de energietransitie is de vraag naar lithium, een grondstof voor lithium-ionbatterijen, groot en neemt alleen maar toe.
Deze batterijen zijn onmisbaar in alledaagse objecten, variërend van smartphones en elektrische voertuigen tot thuisbatterijen.
Xu Zhang, geowetenschapper aan de Universiteit Utrecht: "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.”
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, University College London en Johannes Gutenberg Universiteit Mainz heeft deze vraag daarom 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”, aldus Zhang.
“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.”
“Dit biedt 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."
"Ook 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 diverse geavanceerde technieken, zoals elektronische microscopie aan het UU Electronic Microscopy Centre en isotopenanalyse van UCL Londen.
