Una nueva membrana de nitruro de carbono revoluciona la extracción de litio de lagos salados
El innovador diseño con mejoras bioinspiradas supera con creces a las membranas poliméricas tradicionales
En un gran avance para las tecnologías de recuperación del litio, investigadores del Instituto Qingdao de Bioenergía y Tecnología de Bioprocesos (QIBEBT) de la Academia China de Ciencias, junto con colaboradores, han desarrollado una membrana cristalina de nitruro de carbono que podría transformar la industria de extracción del litio.
Construcción bioinspirada de una membrana compuesta de PTIPCN para la separación de LiMg
QIBEBT
El innovador diseño, que imita los canales iónicos biológicos, muestra una notable eficacia y durabilidad en la separación de iones de litio de iones de magnesio en salmueras de lagos salados.
El estudio, publicado en Science Advances el 14 de junio, presenta una membrana de nitruro de carbono cristalino "soldada con congéneres" con mejoras bioinspiradas que supera con creces a las membranas poliméricas tradicionales. Esta innovadora membrana logra una impresionante relación de selectividad de 1,708 para la extracción de iones de litio muy diluidos (0,002 M) a partir de iones de magnesio concentrados (1,0 M), lo que resulta crucial para hacer frente al elevado contenido de magnesio predominante en diversas fuentes de litio.
El diseño de la membrana se inspira en los canales iónicos biológicos altamente selectivos de la naturaleza, que discriminan eficazmente entre distintos iones. "Nuestro objetivo era imitar estos sistemas naturales y crear una membrana de gran selectividad y estabilidad, aspectos fundamentales para las aplicaciones prácticas", explica ZHANG Yuanyuan, coautor del estudio de QIBEBT.
El excepcional rendimiento de la membrana se debe a su estructura única, que combina formas cristalinas y amorfas de nitruro de carbono polimérico. Esta estructura no sólo proporciona la uniformidad y estrechez de poros necesarias para excluir los iones de magnesio hidratados de mayor tamaño, sino que también facilita el transporte fluido de iones de litio, similar al transporte de iones sin barreras que se observa en los canales iónicos naturales.
"La doble funcionalidad de nuestra membrana abre nuevas posibilidades de uso más allá de la extracción de litio", afirma el profesor GAO Jun, coautor de este estudio del QIBEBT. "Estas propiedades podrían contribuir significativamente a los esfuerzos de protección medioambiental, además de mejorar la eficiencia de la recuperación de recursos".
Este avance llega en un momento crucial, ya que la demanda de litio sigue creciendo, impulsada en gran medida por el mercado de vehículos eléctricos y el sector de las energías renovables. Los métodos de extracción eficientes y sostenibles son esenciales para satisfacer esta demanda y reducir el impacto medioambiental de la extracción de litio.
"Los avances logrados gracias a esta tecnología de membranas ofrecen nuevas posibilidades para la extracción eficiente del litio, un elemento crucial en la transición hacia las energías renovables y la movilidad eléctrica", declaró el profesor LIU Jian, coautor del estudio de QIBEBT.
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