الصين.. ابتكار غشاء لاستخراج الليثيوم بسرعة من البحيرات المالحة

ابتكر علماء الكيمياء الصينيون غشاء يسمح بشكل انتقائي لأنواع معينة من الأيونات بالمرور بينما يمنع حركة جميع الذرات والجزيئات الأخرى.

ويشير المكتب الإعلامي لأكاديمية العلوم الصينية، إلى أن استخدام هذا الغشاء الذي أساسه نيتريد الكربون يسمح بنشاط لأيونات الليثيوم بالمرور ويمنع حركة ذرات أخرى مماثلة. أي أن استخدامه سيجعل من الممكن استخراج الليثيوم من مياه البحيرات المالحة.

ويقول البروفيسور ليو جيان: “يفتح الاختراق الذي حققناه في ابتكار هذه الأغشية آفاقا جديدة لطرق استخراج الليثيوم بفعالية من الوسط المحيط. والليثيوم هو أحد أهم العناصر الكيميائية المهمة لانتقال البشرية إلى الطاقة المتجددة والنقل الكهربائي”.

ووفقا له، يشبه الغشاء المبتكر من حيث المبدأ أغشية الخلايا والقنوات الأيونية، التي يمكن أن تسمح بشكل انتقائي لأنواع معينة من الأيونات بالمرور عبرها وفي نفس الوقت تمنع حركة جميع الذرات والجزيئات الأخرى.فمثلا، تسمح قنوات الصوديوم والبوتاسيوم في الخلايا العصبية بمرور أيونات المعادن القلوية من خلالها، ولكن لا تسمح للمغنيسيوم والكالسيوم والعناصر الأخرى بالمرور عبرها.

واستنادا إلى هذه التصورات، حاول العلماء الصينيون إعادة إنتاج بنية هذه القنوات داخل مادة من صنع الإنسان تتكون من بلورات نيتريد الكربون، بالإضافة إلى شكل غير متبلور من مركب النيتروجين والكربون. واكتشفوا أنه يمكن ترتيب كلا النوعين من هذه المادة بحيث تظهر في سماكتها مسام قطرها 0.3 نانومتر، التي تمر من خلالها أيونات الليثيوم، ولكن ليس المغنيسيوم والمعادن الأخرى.

واختبر المبتكرون أداء هذه المادة في محاليل تحاكي في خصائصها مياه البحيرات المالحة، التي تحتوي على كميات كبيرة من الصوديوم والمغنيسيوم وأيونات معدنية أخرى، بالإضافة إلى كميات صغيرة من ذرات الليثيوم. وأظهرت التجارب أن الأغشية التي ابتكروها على أساس نيتريد الكربون استخلصت الليثيوم من “المحلول الملحي” بسرعة وكفاءة كبيرة حتى عندما كان تركيزه أقل بـ 500 مرة من أيونات المغنيسيوم.

وبالإضافة إلى ذلك، اتضح للمبتكرين أن الغشاء حافظ على مستوى عال من الانتقائية والنفاذية لأيونات الليثيوم لأكثر من مائتي ساعة من العمل المتواصل، ما يدل على إمكانية استخدامه في العمل. ويأمل الباحثون أن يسهل الغشاء استخراج الليثيوم من البيئة ويخفض تكلفة العملية.