Litium talteen luonnon suola-altaista – puhtaus jopa 99,9 prosenttia

Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa (Lappeenranta University of Technology, LUT) on tutkittu uusia menetelmiä litiumin talteen ottamiseksi luonnon suolavesistä. Menetelmien avulla litium saatiin talteen entistä tehokkaammin ja litium-liuoksen puhtaus kasvoi 95 prosentista 99,9 prosenttiin, mikä on perinteisillä menetelmillä hankalaa ja resursseja kuluttavaa.

Litiumia ja akkuihin käytettävää litiumkarbonaattia tuotetaan pääsiassa suolajärvien kerrostumista. Ennen varsinaista erotusprosessia suolavesi pumpataan ylös ja sitä väkevöitetään haihduttamalla vettä pois, yleensä suurissa altaissa auringon alla. Lopuksi väkevöitynyt liuos johdetaan prosessiin, jossa liuos puhdistetaan epäpuhtauksista ja litium erotetaan.

LUT:ssa liuoksen puhdistukseen on käytetty neste-neste uuttoa. Siinä erotus tapahtuu kahden toisiinsa liukenemattoman nestefaasin välillä. Tässä tapauksessa väkevästä litiumsuolaliuoksesta erotettiin epäpuhtaudet, kalsium ja magnesium, pääasiassa kerosiinista koostuvaan orgaaniseen liuokseen.

"Saimme kalsiumin puhdistettua tyypillisesti 99–100 prosenttisesti ja magnesiuminkin yli 90 prosenttisesti. Litiumin hävikki oli vain 3-5 prosenttia. Perinteisissä menetelmissä joko puhdistustulos on heikompi tai litiumin häviöt suuremmat, tai molempia" kertoo tutkijatohtori Sami Virolainen LUT:sta.

Tutkijat demonstroivat uudenlaista erotusprosessia pilot-mittakaavassa. Virtausnopeudet uutossa vaihtelivat litrasta viiteen litraan tunnissa.

"Teollisuusmittakaavassa puhutaan kuutioista tai kymmenistä kuutioista tunnissa. Prosessi on kuitenkin tehty samalla tavalla kuin se tehtäisiin teollisuudessa, eli prosessissa menee sisään ja tulee ulos jatkuvat virtaukset ja prosessointivaiheita on yhtä monta kuin teollisesti tehtävässä uutossa."

Virolaisen mukaan neste-neste uutto on kannattava vaihtoehto erotusprosessiksi, kun tuotteelta vaaditaan lähes sataprosenttista puhtautta ja kohdemetallille korkeaa saantoa.

"Käyttämämme uutto on tavanomaista saostusta kalliimpi prosessi, mutta kuten tutkimus osoittaa, erotus on tehokkaampaa ja helpompaa. Tällöin se yksinkertaistaa kokonaisprosessia, mikä tekee siitä myös taloudellisesti järkevän vaihtoehdon."

Litiumin tarve maailmalla kasvaa vuosi vuodelta. Sitä ruokkii ennen kaikkea sähköauto- sekä akku- ja paristoteollisuuden kysyntä. Litium on niin kutsuttu hitech-metalli eli korkean teknologian sovellusten raaka-aine. Suurin osa hitech-metalleista tuotetaan Aasiassa ja Etelä-Amerikassa, mikä voi hankaloittaa metallien saatavuutta EU-maissa. EU-maissa on toistaiseksi vain vähän omaa litiumin tuotantoa. Käytettävissä olevan litiumin määrää voitaisiin lisätä kierrättämällä, mutta tällä hetkellä litiumista kierrätetään EU-alueella vain noin 3 prosenttia. Tutkimuksessa hyödynnetty neste-neste -uutto soveltuu litiumin ja muiden metallien erottamiseen myös esimerkiksi elektroniikkajätteistä.

"Litiumin tarve voi jopa nelinkertaistua vuoteen 2025 mennessä. Tarpeen kasvaessa myös litiumia sisältävien tuotteiden kierrätystä sekä uusien vaihtoehtoisten raaka-ainelähteiden käyttöä on lisättävä", Virolainen sanoo.

Lisätietoja

Tutkijatohtori Sami Virolainen
+358 40 709 3444
Sami.Virolainen@lut.fi