密歇根大学的科学家们意外发现，或许能彻底改变全球锂资源的开采方式 锂离子电池在科技领域占据着主导地位。此刻，您身边很可能就有一块这样的电池，要知道，目前锂离子电池已经为从智能手机到电动汽车等各类可充电设备提供了高达 70%的电力支持，甚至还为大规模的能源储存提供了动力。尽管科技行业渴望通过多样化电池设计来摆脱对这种“白色黄金”的依赖，但锂离子电池仍在这个领域占据主导地位——而且在未来很长一段时间内仍将是不可或缺的。 虽然锂对于各类科技领域的应用极为有用且储量丰富，但其开采和获取过程存在一些严重的弊端。首先，锂矿开采和提取过程中会释放大量有毒物质，对生态系统、水资源以及周边社区的居民健康造成严重负面影响。其次，目前锂的供应链主要由少数几个市场主导，这造成了严重的地缘政治脆弱性。目前，国际能源署（IEA）将锂的地缘政治风险评级定为 3 分（满分 5 分），因为全球 85%的锂产量仅来自三个国家——澳大利亚、智利和中国。第三，人们对供应能否满足需求存在严重担忧。国际能源署表示，锂的供应存在“高”程度的风险，其特点是价格波动极大。 随着可再生能源和电动化在全球范围内持续发展，以及电池储能成为一个日益庞大的市场领域，未来几年对锂的需求预计将大幅增长。去年年底发表在《通讯·地球与环境》上的一篇科学论文指出：“未来三十年，锂的需求预计将保持每年 18%的增长率”。并且供需趋势表明，“到 2050 年，全球锂需求预计将达到 193 万吨，较 2023 年增长 26.2 倍。” 鉴于人们对锂资源的可持续性以及供应链的财务稳定性存在诸多担忧，该行业的未来前景充满了不确定性与忧虑。但密歇根大学的科学家们的一项新突破可能会严重扰乱锂供应链，使这种“白色黄金”在开采过程中更加清洁、更具可持续性，并且在更多地区生产时更具经济可行性。 全球超过一半的锂资源存在于天然存在的卤水中，但其中大部分尚未得到开发，因为镁的存在使得锂的提取过程变得复杂，而且从经济角度来看也不可行。然而，密歇根的研究人员发现，如果他们使用带电的膜并排除电的因素，就能以更具成本效益的方式从含镁的卤水中提取锂。 “在一些天然盐水中，采用传统方法并不划算，所以人们并未充分利用这一资源，”化学工程学副教授、此次发现的其中一位科学家约万·卡姆切夫近期向“Interesting Engineering”网站表示。 这一发现纯属偶然，是在一次简单的实验室实验中得出的。科学家们当时正在测试专为电渗析设计的膜，结果发现锂在这一过程中的表现与预期不同。他们发现，在没有电的情况下，锂能通过膜而镁则留在膜的另一侧。这一简单的成果可能会彻底改变从清洁能源转型中获取最紧缺材料的方式。 利斯比·圣地亚哥-帕加恩是该研究的博士生及第一作者之一，她表示：“这种分离策略能够回收锂元素，而无需采用当前技术中那些耗水量大的步骤，这些步骤在可持续性方面存在隐患。”该研究近期发表在科学期刊《自然化学工程》上。 要确定这种方法在实际应用中是否有效，还有大量的工作要做，但它有可能会成为能源行业一个关键领域的重要变革力量。