Một nhóm nghiên cứu tại Mỹ đã phát triển công nghệ màng lọc ion mô phỏng sinh học, cho phép tách lithium nhanh hơn và theo hướng thân thiện hơn với môi trường. Giải pháp này được kỳ vọng sẽ giảm lượng hóa chất và dung môi nguy hiểm trong quá trình tinh chế, qua đó góp phần hạ áp lực môi trường đối với chuỗi cung ứng vật liệu pin nếu được thương mại hóa.

Theo InsideEVs ngày 28/10 (giờ địa phương), nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Texas ở Austin đã chế tạo một loại màng phân tách dựa trên các kênh nhân tạo, lấy cảm hứng từ cơ chế vận chuyển ion trong tế bào sống. Cấu trúc này cho phép ion lithium đi qua, đồng thời giữ lại các thành phần khác, nhằm đơn giản hóa một trong những công đoạn phức tạp nhất của quy trình chiết tách hiện nay.

Lithium hiện được thu hồi từ quặng đá cứng, nước muối hoặc pin đã qua sử dụng. Tuy nhiên, các nguồn nguyên liệu này không chỉ chứa riêng lithium, nên khâu tách và tinh chế là bắt buộc. Đây cũng là công đoạn tốn thời gian, chi phí và gây áp lực môi trường do phải sử dụng nhiều hóa chất, đồng thời phát sinh chất thải.

Để xử lý bài toán này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế các kênh nhân tạo ở kích thước nano và tích hợp chúng vào màng lọc. Bằng cách điều chỉnh đặc tính hóa học của các kênh, họ tạo ra sự khác biệt trong tương tác giữa ion lithium với những thành phần còn lại. Nhờ đó, màng có thể tách chọn lọc ion lithium và chặn các tạp chất hoặc ion không mong muốn. Mục tiêu của công nghệ là giảm phụ thuộc vào hóa chất và dung môi nguy hiểm trong quá trình xử lý.

Manish Kumar, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Dân dụng, Kiến trúc và Môi trường thuộc Đại học Texas ở Austin, cho biết lithium đang được sử dụng rộng rãi trong điện thoại, ô tô và lưới điện, nhưng việc chiết tách theo hướng giảm tác động môi trường vẫn là một thách thức lớn. Theo ông, nhóm nghiên cứu tập trung phát triển một quy trình nhanh hơn, sạch hơn và dễ vận hành hơn so với các phương pháp hiện nay.

Nghiên cứu cũng cho thấy công nghệ này có thể được mở rộng sang các khoáng sản quan trọng khác ngoài lithium. Nhà nghiên cứu Harekrushna Behera cho biết nhóm đã xây dựng được một nền tảng thiết kế giúp làm rõ tương tác hóa học giữa ion và đầu vào của kênh. Nếu tiếp tục điều chỉnh đặc tính hóa học của kênh, công nghệ này có thể tạo ra các màng lọc có khả năng chọn lọc không chỉ với lithium mà còn với nhiều ion khoáng khác.

Dù vậy, công nghệ này vẫn chưa thể ngay lập tức đưa vào sản xuất. Nhóm nghiên cứu cần tiếp tục kiểm chứng liệu hiệu quả tách lọc trong phòng thí nghiệm có được duy trì khi mở rộng quy mô hay không, đồng thời đánh giá độ ổn định khi vận hành dài hạn và chi phí sản xuất.

Trong bối cảnh xe điện ngày càng phổ biến và nhu cầu pin tăng nhanh, chuỗi cung ứng lithium không chỉ cần mở rộng nguồn khai thác mà còn phải nâng hiệu quả tinh chế và giảm tác động môi trường. Nếu có thể tách lithium hiệu quả từ các nguồn nguyên liệu phức tạp như nước muối hoặc pin thải, công nghệ này có thể góp phần cải thiện hiệu quả sử dụng tài nguyên.

Triển vọng thương mại hóa của hướng tiếp cận này sẽ phụ thuộc vào khả năng giảm thực tế lượng hóa chất và dung môi sử dụng, cũng như việc tái lập hiệu suất ở quy mô công nghiệp. Nếu các nghiên cứu tiếp theo chứng minh được tính kinh tế và độ ổn định, đây có thể trở thành một giải pháp mới giúp giảm gánh nặng môi trường trong quy trình chiết tách lithium.