NSERC-DFG SUSTAIN: Ionensiebende kapazitive Extraktion von Lithium aus Alberta-Ölfeldsole im Hinblick auf eine nachhaltige Lieferkette

• Antragsteller: Dr. Paolo Giusto, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534252704

Die steigende Nachfrage nach Lithium, insbesondere im Zusammenhang mit der Umstellung der Automobilindustrie auf Elektrofahrzeuge erfordert die Erschließung alternativer Methoden und zusätzlicher Versorgungsquellen. Derzeit stützt sich die Lithiumgewinnung auf Hartgesteinserze und kontinentale Solen, wobei Verdampfungs- und chemische Technologien zum Einsatz kommen. Die für die nächsten Jahre erwartete steigende Nachfrage nach Lithium und die Bedenken hinsichtlich der Nachhaltigkeit dieser Methoden erfordern jedoch die Suche nach alternativen Methoden für diese Lieferkette. Außerdem gibt es sowohl in Kanada als auch in Deutschland weniger konzentrierte Solen, bei denen diese Technologien nicht effizient eingesetzt werden können, welche jedoch einen wesentlichen Beitrag zur Lithium-Lieferkette leisten. Hier liegt eines der Hauptprobleme in der effizienten Abtrennung von Lithium-Ionen von anderen konkurrierenden Ionen, wie Natrium, Magnesium und anderen. Hiermit schlagen wir eine innovative Methode vor, die auf der kapazitiven Ionensiebung zur selektiven Extraktion von Lithium aus konzentrierten Solen mit niedrigem Lithiumgehalt, wie z. B. den Alberta-Ölfeldsolen beruht. Die kapazitive Entionisierung ist eine geeignete Methode, welche es ermöglicht Ionen unter niedrig angelegten Potentialen zu speichern und sie bei Entladung effektiv freizusetzen. Zu diesem Zweck wird eine dünne ionensiebende Schicht mit Nanoporen, die selektiv den Transport von Lithium-Ionen durch die Schicht ermöglichen, auf der Oberfläche eines mit Heteroatomen dotierten Kohlenstoffs mit sehr großer Oberfläche abgeschieden, um große Mengen an Lithium zu speichern. Das Design des Kohlenstoffmaterials und der ionensiebenden Schicht ist von grundlegender Bedeutung, um eine hohe Selektivität und Lithiumadsorptionskapazität zu erreichen. Wir gehen davon aus, dass diese Technologie eine kontinuierliche Trennung von Lithium-Ionen ermöglicht und den Weg für Innovationen im Bereich der selektiven kapazitiven De-ionisierung im Hinblick auf eine nachhaltigere Lithiumversorgungskette ebnet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada
• Partnerorganisation: Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada
• Kooperationspartner: Professor Zhi Li