Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa công bố một phương pháp đột phá giúp sản xuất lithium từ đá cứng với chi phí chỉ bằng một nửa so với quy trình truyền thống. Phát minh này được kỳ vọng sẽ cách mạng hóa ngành năng lượng, đặc biệt là trong lĩnh vực xe điện và hệ thống pin lưu trữ gia đình.
Phương pháp mới: Nhiệt độ phòng, chi phí thấp
Theo tạp chí PV Magazine, quy trình mới tập trung vào spodumene – một nguồn lithium quan trọng trong đá cứng. Thay vì nung quặng ở nhiệt độ trên 1.000 độ C như phương pháp thông thường, các nhà khoa học MIT sử dụng nước và amoni florua để phân hủy quặng ngay ở nhiệt độ phòng hoặc gần nhiệt độ phòng. Quá trình này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn thu hồi nhôm và silic như những sản phẩm phụ có giá trị.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science, đã thử nghiệm trên 17 nguồn spodumene khác nhau. Ở quy mô phòng thí nghiệm, dung môi và chất phản ứng có thể được thu hồi và tái sử dụng trong một chu trình khép kín, gần như không tạo ra chất thải.
Thách thức sản lượng lithium toàn cầu
Camden Hunt, cựu quản lý dự án tại Trung tâm Điện khí hóa và Khử carbon trong Công nghiệp của MIT, đồng thời là đồng tác giả bài báo, nhấn mạnh tính cấp bách của vấn đề. Ông cho biết: “Đến năm 2040, chúng ta cần tăng gấp bốn lần sản lượng lithium toàn cầu, điều này tương đương với việc xây dựng hàng trăm nhà máy sản xuất lithium mới.”
Nhu cầu lithium dự kiến sẽ bùng nổ khi xe điện, dự án lưu trữ năng lượng lưới điện và pin dự phòng gia đình ngày càng phổ biến. Phương pháp mới, nếu được mở rộng quy mô thương mại, có thể giảm đáng kể chi phí và tác động môi trường trong sản xuất một trong những vật liệu pin quan trọng nhất thế giới.
Lợi ích cho người tiêu dùng và môi trường
Hiện nay, việc bổ sung hệ thống lưu trữ pin vào hệ thống năng lượng mặt trời là một trong những cách tốt nhất để giảm chi phí năng lượng, bảo vệ ngôi nhà khỏi sự cố mất điện và đạt được sự độc lập về năng lượng. Các công cụ miễn phí của EnergySage giúp người dùng kết nối với các báo giá lắp đặt cạnh tranh cho pin gia đình và tấm pin mặt trời, có thể tiết kiệm tới 10.000 USD cho việc lắp đặt năng lượng mặt trời, cùng các ưu đãi theo địa phương.
Việc sản xuất lithium ở nhiệt độ phòng, đồng thời tạo ra nhôm và silica có thể sử dụng, sẽ giúp giảm chi phí trong toàn bộ chuỗi cung ứng và làm cho quá trình sản xuất pin bền vững hơn. Phương pháp khai thác quặng cứng hiện nay tiêu tốn nhiều năng lượng và tạo ra nhiều chất thải, do đó một giải pháp thay thế có thể mang lại hiệu quả sâu rộng.
Thương mại hóa và tiềm năng thị trường
Quá trình thương mại hóa đang được tiến hành thông qua Rock Zero, một công ty con do nhóm nghiên cứu MIT thành lập. Tuy nhiên, quy trình này vẫn chưa được chứng minh ở quy mô công nghiệp pin. Dù vậy, Hunt nhấn mạnh cơ hội lớn từ nguồn cung dồi dào: “Đá cứng rất dồi dào; bạn có thể tìm thấy nó ở khắp mọi nơi. Nếu bạn có thể tìm ra cách dễ dàng hơn để khai thác đá, lấy lithium ra và tạo ra các muối lithium dùng cho pin, bạn có thể thay đổi thị trường lithium.”
Yet-Ming Chiang, giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu, đồng thời là đồng tác giả, khẳng định: “Chúng tôi tin rằng phương pháp này là cách tiết kiệm năng lượng và chi phí nhất để khai thác lithium không chỉ từ đá cứng mà còn từ mọi nguồn khác.”
Tương lai đầy hứa hẹn
Dù chặng đường từ phòng thí nghiệm MIT đến ứng dụng đại trà trên các phương tiện giao thông như xe tải, tàu hỏa hay máy bay vẫn còn nhiều thử thách kỹ thuật, nhưng bước đột phá này đã chứng minh rằng giải pháp cho các cuộc khủng hoảng toàn cầu đôi khi đến từ những nguyên liệu đơn giản xung quanh cuộc sống hàng ngày.
