Lithiumtekort dreigt: nieuwe methode wint 95% uit pekelwater

Elektrische auto's waren vorig jaar wereldwijd goed voor meer dan een kwart van alle autoverkopen, meldt het Internationaal Energieagentschap (IEA). Die groei jaagt de vraag naar lithium op, het metaal dat de kern vormt van vrijwel elke oplaadbare batterij. Volgens het IEA kan de vraag voor elektrische auto's in 2035 oplopen tot zo'n 665 kiloton lithium per jaar. Bestaande en geplande mijnbouwprojecten halen daar naar verwachting maar 450 kiloton van. Dat gat dreigt nog groter te worden doordat ook batterijen voor de opslag van zonne- en windenergie steeds meer lithium nodig hebben.

Verspilling in de zoutvlaktes

Ongeveer een kwart van het toekomstige lithiumaanbod moet komen uit zoutvlaktes in Chili en Argentinië. Daar pompen bedrijven lithiumrijk pekelwater uit ondergrondse waterlagen naar grote verdampingsbekkens. Maanden tot jaren lang laten zon en wind het water verdampen, tot de zouten kunnen worden geoogst. Het probleem: pekelwater bevat tientallen andere zouten die allemaal een andere oplosbaarheid hebben. Lithiumzouten kristalliseren als laatste uit, waardoor tot de helft van het lithium gewoon in de bekkens achterblijft. Bovendien is vaak extra zoet water nodig om het gewonnen lithium te zuiveren – uitgerekend in de droge streken waar dit soort winning plaatsvindt. Dat raakt lokale gemeenschappen en waterrijke natuurgebieden hard, zeggen onderzoekers.

Oplosmiddel in plaats van maanden wachten

Een team van de Australische Monash University, onder leiding van chemisch ingenieur Huanting Wang, ontwikkelde een alternatief. In plaats van het pekelwater volledig te laten verdampen in de openlucht, laten de onderzoekers het eerst indampen tot een vaste zoutmassa. Daarna lossen ze met aceton en ethanol selectief de lithiumzouten op, terwijl de meeste andere zouten achterblijven. Uit een deze zomer gepubliceerde studie blijkt dat de methode ongeveer 95% van het aanwezige lithium terugwint, tegenover hooguit 50% bij de klassieke lithiumraffinage. Bovendien kan verdampt water met zonne-energie worden opgevangen en hergebruikt, en zijn ook de oplosmiddelen opnieuw inzetbaar. Volgens Wang kan de techniek op termijn ook lithium terugwinnen uit industrieel afval en mijnbouwresidu dat nu wordt weggegooid.

Nog geen garantie voor grootschalig gebruik

Materiaalkundige Peter Sherrell van RMIT University in Melbourne noemt de hoge terugwinning en de herbruikbare oplosmiddelen belangrijke voordelen ten opzichte van bestaande technieken uit de materiaalkunde. Toch is het volgens hem nog onzeker of de industrie bereid is om te investeren in opschaling. Andere onderzoeksgroepen werken intussen aan vergelijkbare technieken die membranen en elektrochemische processen gebruiken om lithium direct uit pekelwater te vissen, zonder de trage verdampingsstap. Zulke methoden moeten de druk op schaarse kritieke grondstoffen en zoetwatervoorraden verlichten, terwijl de batterij-industrie blijft groeien.