हम बहुत सारी लिथियम-आयन बैटरियां बनाते हैं। जैसे, बहुत सारी। इतनी कि उनकी आपूर्ति श्रृंखला की अर्थव्यवस्था इतनी कुशल है कि भले ही कल कोई बेहतर बैटरी का आविष्कार कर ले, फिर भी उसे कीमत के मामले में प्रतिस्पर्धा करने में मुश्किल होगी। लेकिन क्या होगा अगर लिथियम की कमी हो जाए? यही एक चीज है जो सब कुछ हिला सकती है। लिथियम हर जगह है, लेकिन वह लिथियम जिसे आप वहन कर सकते हैं, ज्यादातर दक्षिण अमेरिकी नमकीन पानी में है। इसे चट्टानों से निकालना महंगा और ऊर्जा-गहन है - अब तक।
आज के साइंस अंक में प्रकाशित एक पेपर में, एमआईटी और बोस्टन क्षेत्र की कुछ कंपनियों की एक टीम ने चट्टानों से लिथियम निकालने की एक नई विधि बनाई है जो बहुत कम ऊर्जा का उपयोग करती है, अपने शुरुआती रसायनों को पुनर्जीवित करती है, और बिक्री योग्य उप-उत्पाद भी पैदा करती है। क्योंकि सिर्फ लिथियम क्यों लें जब आप एल्युमिनियम ऑक्साइड और सिलिकॉन डाइऑक्साइड भी ले सकते हैं? यह एक रासायनिक ऑल-यू-कैन-ईट बुफे की तरह है।
स्पोड्यूमिन - एक लिथियम-एल्युमिनियम सिलिकेट और सबसे प्रचुर लिथियम अयस्क - से लिथियम निकालने की वर्तमान विधि में चट्टान को लगभग 1,000° C पर भूनना शामिल है, फिर इसे सल्फ्यूरिक एसिड में डुबोना। इससे बहुत सारा कचरा निकलता है और बहुत अधिक ऊर्जा का उपयोग होता है। नई प्रक्रिया पानी में घुले अमोनियम फ्लोराइड (NH4F) का उपयोग करती है, जिसे आरामदायक 70° C तक गर्म किया जाता है। यह आयन बनाता है जो लिथियम को फ्लोरीन दान करते हैं, लिथियम फ्लोराइड बनाते हैं, जबकि सिलिकॉन और एल्युमिनियम अलग-अलग यौगिक बनाते हैं जिन्हें उपयोगी सामग्रियों में संसाधित किया जा सकता है।
एल्युमिनियम पथ में एल्युमिनियम ऑक्साइड (एल्युमिनियम धातु बनाने के लिए उपयोग) का उत्पादन करने और हाइड्रोजन फ्लोराइड और अमोनिया छोड़ने के लिए 300° C और फिर 700° C तक गर्म करना शामिल है, जिन्हें फिर मूल अमोनियम फ्लोराइड को सुधारने के लिए पुनर्संयोजित किया जाता है। यह एक साफ-सुथरी रासायनिक रीसाइक्लिंग ट्रिक है, हालांकि हमें ध्यान देना चाहिए कि हाइड्रोजन फ्लोराइड अत्यंत खतरनाक है। सिलिकॉन पथ सरल है: सिलिकॉन डाइऑक्साइड प्राप्त करने के लिए और अधिक अमोनिया मिलाएं, जो कंक्रीट को मजबूत कर सकता है। लिथियम फ्लोराइड या तो सीधे बैटरी इलेक्ट्रोलाइट बनाने में जा सकता है या अन्य उपयोगों के लिए लिथियम ऑक्साइड में परिवर्तित किया जा सकता है।
शोधकर्ताओं ने संख्याएं निकालीं: पुरानी भूनने की विधि की लागत प्रति टन लिथियम 9,000 डॉलर से कम है। उनकी नई प्रक्रिया? लगभग 5,000 डॉलर प्रति टन - सस्ती नमकीन निष्कर्षण के बराबर। और यदि आप एल्युमिनियम और सिलिकॉन उप-उत्पाद बेचते हैं, तो यह 1,000 डॉलर से अधिक गिर जाता है। बेशक, वास्तविक दुनिया की कीमतों में उतार-चढ़ाव होता है, और प्रक्रियाओं को बदलने के लिए नए उपकरणों की आवश्यकता होती है। लेकिन अरे, ऐसी दुनिया में जो बैटरी बनाना बंद नहीं कर सकती, विकल्प होना अच्छा है। साथ ही, रसायनज्ञों को सदियों पुरानी औद्योगिक प्रक्रियाओं पर पुनर्विचार करते देखना हमेशा मजेदार होता है।