Construction bioinspirée de membrane composite PTIPCN pour la séparation du LiMg. Crédit : QIBEBT
Dans le cadre d'une avancée majeure dans les technologies de récupération du lithium, des chercheurs de l'Institut de technologie de bioénergie et de bioprocédés de Qingdao (QIBEBT) de l'Académie chinoise des sciences, en collaboration avec des collaborateurs, ont développé une membrane cristalline de nitrure de carbone qui pourrait transformer l'industrie de l'extraction du lithium.
La conception innovante, qui imite les canaux ioniques biologiques, montre une efficacité et une durabilité remarquables dans la séparation des ions lithium des ions magnésium dans la saumure des lacs salés.
L'étude, publiée dans Avancées scientifiques le 14 juin, présente une membrane en nitrure de carbone cristallin « soudée par congénère » avec des améliorations bio-inspirées qui surpassent considérablement les membranes polymères traditionnelles. Cette membrane innovante atteint un rapport de sélectivité impressionnant de 1 708 pour l’extraction d’ions lithium hautement dilués (0,002 M) à partir d’ions magnésium concentrés (1,0 M), ce qui est crucial pour répondre à la teneur élevée en magnésium répandue dans diverses sources de lithium.
La conception de la membrane s'inspire des canaux ioniques biologiques hautement sélectifs de la nature, qui distinguent efficacement les différents ions. “Notre approche consistait à imiter ces systèmes naturels, en créant une membrane présentant à la fois une sélectivité élevée et une stabilité améliorée, essentielles pour les applications pratiques”, a déclaré Zhang Yuanyuan, co-premier auteur de l'étude de QIBEBT.
Les performances exceptionnelles de la membrane sont dues à sa structure unique, qui combine des formes cristallines et amorphes de nitrure de carbone polymère. Cette structure fournit non seulement l'uniformité et l'étroitesse des pores nécessaires pour exclure les ions magnésium hydratés plus gros, mais facilite également le transport fluide des ions lithium, similaire au transport ionique sans barrière observé dans les canaux ioniques naturels.
“La double fonctionnalité de notre membrane ouvre de nouvelles possibilités pour son utilisation au-delà de l'extraction du lithium”, a déclaré le professeur Gao Jun, co-auteur correspondant de cette étude du QIBEBT. “Ces propriétés pourraient apporter une contribution significative aux efforts de protection de l'environnement, en plus d'améliorer l'efficacité de la récupération des ressources.”
Cette avancée intervient à un moment crucial, alors que la demande de lithium continue de croître, en grande partie tirée par le marché des véhicules électriques et le secteur des énergies renouvelables. Des méthodes d’extraction efficaces et durables sont essentielles pour répondre à cette demande et réduire l’impact environnemental de l’extraction du lithium.
“Les progrès réalisés grâce à cette technologie membranaire offrent de nouvelles possibilités pour une extraction efficace du lithium, un élément crucial dans la transition vers les énergies renouvelables et la mobilité électrique”, a déclaré le professeur Liu Jian, co-auteur correspondant de l'étude de QIBEBT.
Plus d'information:
Yuanyuan Zhang et al, Membrane de nitrure de carbone cristallin soudée par congénère pour une séparation Li/Mg robuste et hautement sélective, Avancées scientifiques (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adm9620. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adm9620
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
Citation: Une nouvelle membrane en nitrure de carbone améliore l'extraction du lithium des lacs salés (14 juin 2024) récupéré le 14 juin 2024 sur
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