ນັກວິທະຍາສາດທີ່ Universidade Rice ໄດ້ພັດທະນາເຕັກນິກທີ່ປ່ຽນສິ່ງເສດເຫຼືອ perfluoroalkyl ແລະສານ polyfluoroalkyl, ທີ່ເອີ້ນວ່າ PFAS, ເຂົ້າໄປໃນຊັບພະຍາກອນເພື່ອສະກັດ lithium ຈາກ brines ທີ່ມີຄວາມເຄັມສູງ. ຂະບວນການດັ່ງກ່າວ, ຈັດພີມມາຢູ່ໃນວາລະສານ Nature Water, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະໄດ້ຮັບ lithium fluorinated ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດຂອງ 99%, ເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນຫມໍ້ໄຟ lithium-ion. ວິທີການ Essa ແກ້ໄຂບັນຫາສິ່ງແວດລ້ອມສອງຢ່າງ: ການກໍາຈັດ PFAS, ທີ່ຍັງຄົງຢູ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມ, ແລະຄວາມຕ້ອງການເພີ່ມຂຶ້ນສໍາລັບ lithium ໃນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຍືນຍົງ.
ວິທີການດັ່ງກ່າວປະກອບດ້ວຍການປະສົມຄາບອນທີ່ອີ່ມຕົວຂອງ PFAS ກັບຄາບອນທີ່ອຸດົມສົມບູນໃນອົງປະກອບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ໂດຍການເຮັດໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຂອງປະສົມກັບອຸນຫະພູມສູງຢ່າງໄວວາ, fluoride ໃນ PFAS ປ່ອຍອອກມາແລະຜູກມັດກັບ ions ໃນທາງບວກໃນການແກ້ໄຂ, ປະກອບເປັນທາດປະສົມເຊັ່ນ: lithium fluoride. ການທົດສອບສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການຟື້ນຕົວເຖິງ 82% ຂອງ lithium ທີ່ມີຢູ່, ມີຜົນກະທົບດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມຫຼຸດລົງເມື່ອທຽບກັບເຕັກນິກການສະກັດເອົາແບບດັ້ງເດີມ.
ການລວມເອົາ lithium ທີ່ຟື້ນຕົວຄືນມານີ້ເຂົ້າໄປໃນ electrolytes ຫມໍ້ໄຟໄດ້ສົ່ງຜົນໃຫ້ປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າ, ມີຄວາມສາມາດທີ່ຫມັ້ນຄົງຫຼາຍໃນໄລຍະເວລາ. Comparado ເມື່ອປຽບທຽບກັບວິທີການແບບດັ້ງເດີມ, ຂະບວນການສາມາດສ້າງຜົນກໍາໄລຫຼາຍກວ່າຫ້າເທົ່າ, ອີງຕາມການຄິດໄລ່ຂອງທີມງານ. ນະວັດຕະກໍາ Essa ເກີດຂຶ້ນໃນຊ່ວງເວລາທີ່ຄາດວ່າຈະມີການຂາດແຄນ lithium ໃນປີ 2030, ຍ້ອນການເພີ່ມຂື້ນຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າແລະອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ.
ຂະບວນການສະກັດເອົາລາຍລະອຽດ
ເຕັກນິກການເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການນໍາໃຊ້ກາກບອນ activated granular, ເປັນວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປໃນການກັ່ນຕອງເພື່ອເອົາ PFAS ອອກຈາກແຫຼ່ງເຊັ່ນໂຟມໄຟໄຫມ້. Esse ຄາບອນອີ່ມຕົວ, ແທນທີ່ຈະຖືກປະຖິ້ມ, ຖືກລວມເຂົ້າໃນລະບົບທີ່ຄ້າຍຄື electrode ບ່ອນທີ່ມັນປະສົມກັບນ້ໍາເກືອທີ່ມີຄວາມເຄັມສູງທີ່ມີ lithium ແລະແຮ່ທາດອື່ນໆ. ຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາເຖິງ 1,000 ອົງສາ Celsius ປ່ອຍ fluoride ຈາກ PFAS, ເຮັດໃຫ້ມັນຜູກມັດກັບ cations ບວກໃນການແກ້ໄຂ.
ຫຼັງຈາກການເຮັດຄວາມເຢັນ, ທາດປະສົມທີ່ສ້າງຂຶ້ນແມ່ນແຍກອອກໂດຍການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນທີສອງໄປຫາຈຸດຕົ້ມຂອງ lithium fluoride, ທີ່ 1,676 ອົງສາ Celsius. ຂັ້ນຕອນ Essa ຮັບປະກັນຄວາມບໍລິສຸດສູງຂອງຜະລິດຕະພັນສຸດທ້າຍ. ສິ່ງເສດເຫຼືອທີ່ເຫຼືອກາຍເປັນສານພິດ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສ່ຽງດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການກໍາຈັດ PFAS.
ຜົນກະທົບສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາຫມໍ້ໄຟ
ແບດເຕີຣີທີ່ຜະລິດດ້ວຍ lithium ທີ່ສະກັດດ້ວຍວິທີການນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສອດຄ່ອງຫຼາຍກວ່າເກົ່າໃນການທົດສອບໄລຍະຍາວ, ການຮັກສາຄວາມອາດສາມາດຫຼັງຈາກການນໍາໃຊ້ຫນຶ່ງເດືອນ. ຄວາມບໍລິສຸດ 99% ຕອບສະໜອງໄດ້ມາດຕະຖານທີ່ຈຳເປັນສຳລັບການນຳໃຊ້ເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າ ແລະ ພາຫະນະໄຟຟ້າ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ເນັ້ນຫນັກວ່າຂະບວນການຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກນ້ໍາແລະພະລັງງານເມື່ອທຽບກັບການສະກັດເອົາແບບດັ້ງເດີມໂດຍອີງໃສ່ການລະເຫີຍຂອງ brine.
ນອກຈາກນັ້ນ, ການຄາດຄະເນກໍາໄລແມ່ນສູງຂຶ້ນ, ມີທ່າແຮງທີ່ຈະເພີ່ມກໍາໄລໃນການດໍາເນີນງານອຸດສາຫະກໍາ. ຄວາມໄດ້ປຽບທາງດ້ານເສດຖະກິດຂອງ Essa ອາດຈະຊຸກຍູ້ໃຫ້ມີການລ້ຽງລູກໃນພາກພື້ນທີ່ມີຄວາມອຸດົມສົມບູນຂອງນໍ້າບີ, ເຊັ່ນ: ພາກສ່ວນຂອງ América, Sul ແລະ Austrália.
ສິ່ງທ້າທາຍດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມຂອງ PFAS ແລະວິທີແກ້ໄຂທີ່ສະເໜີໃຫ້
PFAS, ນໍາໃຊ້ຕັ້ງແຕ່ຊຸມປີ 1940 ໃນຜະລິດຕະພັນເຊັ່ນ: ການເຄືອບທີ່ບໍ່ແມ່ນໄມ້ແລະຜ້າທີ່ທົນທານຕໍ່ຮອຍເປື້ອນ, ສະສົມຢູ່ໃນດິນ, ນ້ໍາແລະອາກາດ. Estudos ຊີ້ບອກເຖິງການປະກົດຕົວຂອງສານເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນອະໄວຍະວະ ແລະອາຫານຂອງມະນຸດ, ໂດຍມີການເປີດເຜີຍຢ່າງແຜ່ຫຼາຍຢູ່ໃນປະຊາກອນໃນປະເທດທີ່ພັດທະນາແລ້ວ. Agência ຂອງ Proteção Ambiental ຂອງ Estados Unidos ຕິດຕາມຜົນກະທົບດ້ານສຸຂະພາບ, ລວມທັງການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເປັນໄປໄດ້ກັບຄວາມສ່ຽງທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພະຍາດບາງຢ່າງ.
ເຕັກນິກທີ່ພັດທະນາໄດ້ປ່ຽນມົນລະພິດເຫຼົ່ານີ້ເຂົ້າໄປໃນວັດສະດຸປ້ອນທີ່ມີຄຸນຄ່າ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການຂອງການກໍາຈັດທີ່ບໍ່ເຫມາະສົມ. ໂດຍການນໍາໃຊ້ຄາບອນອີ່ມຕົວຄືນ, ວິທີການຫຼຸດຜ່ອນການໂຫຼດຂອງສິ່ງເສດເຫຼືອທີ່ເປັນພິດໃນບ່ອນຂີ້ເຫຍື້ອແລະລະບົບບໍາບັດນ້ໍາ. Pesquisadores ວາງແຜນທີ່ຈະປັບຂະ ໜາດ ຂະບວນການໄປສູ່ການ ນຳ ໃຊ້ອຸດສາຫະ ກຳ, ການທົດສອບການປ່ຽນແປງໃນສ່ວນປະກອບຂອງ brine ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ຄວາມກ້າວຫນ້າໃນການຄົ້ນຄວ້າທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ
ທີມງານອື່ນໆກໍາລັງຄົ້ນຫາວິທີການທາງເລືອກສໍາລັບການສະກັດ lithium, ເຊັ່ນ: electrodialysis ກັບຄູ່ຜົວເມຍ redox, ເຊິ່ງສັນຍາວ່າຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາກວ່າ 40% ຂອງແບບດັ້ງເດີມ. ວິທີການ Essas ຫຼີກລ້ຽງການລະເຫີຍຂອງຫນອງຂະຫນາດໃຫຍ່, ຮັກສາຊັບພະຍາກອນນ້ໍາໃນເຂດແຫ້ງແລ້ງ. ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ຄາດຄະເນແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງ $ 3,500 ຫາ $ 4,400 ຕໍ່ໂຕນຂອງ lithium hydroxide ຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ປ່ຽນເປັນ lithium carbonate ສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ.
ນະວັດຕະກໍາໃນຕົວລະລາຍທີ່ບໍ່ມີ PFAS ສໍາລັບແບດເຕີຣີລຸ້ນຕໍ່ໄປຍັງກ້າວຫນ້າ, ໂດຍເນັ້ນໃສ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະປະສິດທິພາບທີ່ບໍ່ມີ fluorinated ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. Laboratórios ແລະ Universidade ແລະ Chicago ພັດທະນາຄອບຄົວຂອງຕົວລະລາຍທີ່ບໍ່ມີຟລູຣິນສຳລັບແບດເຕີຣີ້ໂລຫະ lithium, ເພື່ອແນໃສ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານຫຼາຍຂຶ້ນ. ການຄົ້ນຄວ້າ Essas ເສີມສ້າງ PFAS ຄືນໃໝ່, ສົ່ງເສີມຮອບວຽນທີ່ຍືນຍົງໃນລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະໜອງພະລັງງານ.
ຜົນປະໂຫຍດທາງດ້ານເສດຖະກິດແລະການຄາດຄະເນຕະຫຼາດ
ຄວາມຕ້ອງການທົ່ວໂລກສໍາລັບ lithium ຄາດວ່າຈະເຕີບໂຕຢ່າງຫຼວງຫຼາຍດ້ວຍການຫັນປ່ຽນໄປສູ່ພະລັງງານທົດແທນ. Projeções ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າການຜະລິດໃນປະຈຸບັນອາດຈະບໍ່ຕອບສະຫນອງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າຈົນກ່ວາໃນຕອນທ້າຍຂອງທົດສະວັດ. Métodos ຕາມທີ່ອະທິບາຍໄວ້ສະເໜີທາງເລືອກທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ມີຮອຍຂີດຂ່ວນດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມໜ້ອຍກວ່າ ແລະ ຄວາມເປັນໄປໄດ້ທາງການເງິນຫຼາຍກວ່າເກົ່າ.
ບໍລິສັດໃນຂະແຫນງການຂຸດຄົ້ນບໍ່ແຮ່ຕິດຕາມການປະດິດສ້າງເຫຼົ່ານີ້ເພື່ອປະສົມປະສານເຂົ້າໃນການດໍາເນີນງານທີ່ມີຢູ່. ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ຕໍ່າກວ່າສາມາດເຮັດໃຫ້ lithium ມີລາຄາຖືກກວ່າ, ຊຸກຍູ້ການຮັບຮອງເອົາເຕັກໂນໂລຢີທີ່ສະອາດໃນຕະຫຼາດທີ່ເກີດໃຫມ່.
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກພາກປະຕິບັດແລະການທົດສອບເບື້ອງຕົ້ນ
ການທົດສອບເບື້ອງຕົ້ນໄດ້ຢືນຢັນປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງຫ້ອງທົດລອງ, ດ້ວຍການຟື້ນຕົວທີ່ສອດຄ່ອງຂອງ lithium fluorinated. ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງແບດເຕີຣີທີ່ຜະລິດຈາກວັດສະດຸນີ້ເກີນການຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ມີການປິ່ນປົວ, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການປັບປຸງຄວາມທົນທານໃນການນໍາໃຊ້ຕົວຈິງ. Equipes ຂອງການຄົ້ນຄວ້າໃນປັດຈຸບັນສຸມໃສ່ການເພີ່ມປະສິດທິພາບສໍາລັບຂະຫນາດຂະຫນາດໃຫຍ່, ການປະເມີນການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມແລະອົງປະກອບທາງເຄມີ.
ການປະສົມປະສານກັບລະບົບການຕອງທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ ອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການຮັບຮອງເອົາ, ການນໍາໃຊ້ສິ່ງເສດເຫຼືອຈາກຂະບວນການແກ້ໄຂສິ່ງແວດລ້ອມ. Essa ການຮ່ວມມືລະຫວ່າງການບໍາບັດມົນລະພິດແລະການສະກັດເອົາຊັບພະຍາກອນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງເສດຖະກິດວົງ.
ທັດສະນະສໍາລັບການແກ້ໄຂສິ່ງແວດລ້ອມ
ການໃຊ້ PFAS ຄືນໃໝ່ໃນການສະກັດເອົາ lithium ແກ້ໄຂການຄົງຕົວຂອງທາດປະສົມເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນລະບົບນິເວດ. Técnicas ທີ່ຄ້າຍຄືກັນທໍາລາຍເຖິງ 95% ຂອງພັນທະບັດຄາບອນ-ຟໍລູຣິນໃນອາຊິດ perfluorooctanoic, ປ່ຽນເປັນຮູບແບບທີ່ໃຊ້ຄືນໄດ້. Pesquisas ເພີ່ມເຕີມ ສຳຫຼວດເງື່ອນໄຂທາງເຄມີເພື່ອທໍາລາຍ PFAS ໃນ electrolytes ຫມໍ້ໄຟ, ຂະຫຍາຍທາງເລືອກການກໍາຈັດແບບຍືນຍົງ.
ການພັດທະນາເຫຼົ່ານີ້ປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນລະບຽບການທີ່ເຂັ້ມງວດກ່ຽວກັບ PFAS, ຊຸກຍູ້ໃຫ້ອຸດສາຫະກໍາຮັບຮອງເອົາການປະຕິບັດການລີໄຊເຄີນ. ການຮ່ວມມືລະຫວ່າງມະຫາວິທະຍາໄລແລະພາກສ່ວນເອກະຊົນເລັ່ງການຫັນເປັນວິທີການທີ່ມີຜົນກະທົບຫນ້ອຍ.
ການເສີມສ້າງນະວັດຕະກໍາໃນການສະກັດເອົາ
ວິທີການເຊັ່ນ: ການດູດຊຶມແບບເລືອກຂອງ lithium ions ໃນຄາບອນທີ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວ PFAS ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄໍາຫມັ້ນສັນຍາໃນ brines ສະລັບສັບຊ້ອນ. Essa duality ທີ່ເປັນປະໂຫຍດຂອງວັດສະດຸອະນຸຍາດໃຫ້ກໍາຈັດມົນລະພິດແລະການຟື້ນຕົວຂອງໂລຫະທີ່ມີຄຸນຄ່າພ້ອມໆກັນ. Testes ໃນຄວາມເຄັມທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢືນຢັນຄວາມຄ່ອງແຄ້ວ, ດ້ວຍການນໍາໃຊ້ທີ່ມີທ່າແຮງໃນລະເບີດຝັງດິນແລະທະເລສາບ.
ວິທີການອື່ນໆ, ເຊັ່ນ: ການແກ້ໄຂ fluorinated ບາງສ່ວນສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ, ຫຼີກເວັ້ນການ PFAS ທັງຫມົດ, ສົ່ງເສີມການອອກແບບສີຂຽວ. ການປະດິດສ້າງລວມ Essas ສ້າງຄວາມເຂັ້ມແຂງລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງ lithium, ຫຼຸດຜ່ອນການເພິ່ງພາອາໄສແຫຼ່ງພື້ນເມືອງ.
ຜົນກະທົບຕໍ່ການຫັນປ່ຽນພະລັງງານຂອງໂລກ
ການຂາດແຄນ lithium ທີ່ຄາດຄະເນໃນປີ 2030 ເຮັດໃຫ້ການຊອກຫາແຫຼ່ງທາງເລືອກ. Técnicas ທີ່ນຳມາໃຊ້ຄືນສິ່ງເສດເຫຼືອທີ່ເປັນພິດເຊັ່ນ PFAS ສະເໜີວິທີແກ້ໄຂຄູ່, ຫຼຸດຜ່ອນມົນລະພິດ ແລະ ຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການ. Países ທີ່ມີສະຫງວນ brine ສາມາດໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດທາງດ້ານເສດຖະກິດ, ມີຄວາມຫຼາກຫຼາຍຂອງການສົ່ງອອກແຮ່ທາດ.
ການລົງທຶນໃນການຄົ້ນຄວ້າຂະຫຍາຍຕົວ, ໂດຍສຸມໃສ່ການຂະຫຍາຍແລະປະສິດທິພາບ. ທ່າອ່ຽງ Essa ສະໜັບສະໜູນເປົ້າໝາຍການຫຼຸດຜ່ອນການປ່ອຍອາຍພິດທົ່ວໂລກໂດຍການອຳນວຍຄວາມສະດວກໃຫ້ແກ່ການຂະຫຍາຍພາຫະນະໄຟຟ້າ ແລະ ການເກັບຮັກສາພະລັງງານທົດແທນ.
ລາຍລະອຽດດ້ານວິຊາການຂອງວິທີການ
ຂະບວນການດັ່ງກ່າວປະກອບດ້ວຍການປະສົມຄາບອນທີ່ອີ່ມຕົວດ້ວຍ PFAS ແລະ brine, ຕິດຕາມມາດ້ວຍການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາເພື່ອປ່ອຍ fluoride anions. Esses anions ຜູກມັດກັບ lithium cations, ປະກອບເປັນ lithium fluoride ສາມາດຟື້ນຕົວໄດ້ໂດຍການກັ່ນ. ຄວາມບໍລິສຸດທີ່ບັນລຸໄດ້ອະນຸຍາດໃຫ້ນໍາໃຊ້ໂດຍກົງໃນ electrolytes, ດ້ວຍການທົດສອບສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ປັບປຸງ.
ການປ່ຽນແປງທີ່ໃຊ້ເວລາຄວາມຮ້ອນແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ brine ເພີ່ມປະສິດທິພາບຜົນຜະລິດ, ບັນລຸເຖິງ 82% ການຟື້ນຟູ. Resíduos ຮອບສຸດທ້າຍແມ່ນ inert, ອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການກໍາຈັດຢ່າງປອດໄພແລະຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດໍາເນີນງານ.
ການປະກອບສ່ວນຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າ
ທີມງານນໍາພາໂດຍນັກຄົ້ນຄວ້າ Rice University ຮ່ວມມືກັບຜູ້ຊ່ຽວຊານດ້ານເຄມີແລະວິສະວະກໍາສິ່ງແວດລ້ອມ. ການສຶກສາໄດ້ຍົກໃຫ້ເຫັນການຫັນປ່ຽນສິ່ງເສດເຫຼືອທີ່ເປັນບັນຫາໃຫ້ເປັນຊັບພະຍາກອນທີ່ມີຄຸນຄ່າ, ສອດຄ່ອງກັບຫຼັກການຄວາມຍືນຍົງ. Publicações ໃນວາລະສານສະເພາະ ກວດສອບຜົນການຄົ້ນພົບ, ຊຸກຍູ້ໃຫ້ມີການຈຳລອງໃນຫ້ອງທົດລອງອື່ນໆ.
ແຜນການໃນອະນາຄົດປະກອບມີຄູ່ຮ່ວມມືອຸດສາຫະກໍາສໍາລັບການທົດສອບພາກສະຫນາມ, ການປະເມີນຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃນຂະຫນາດການຄ້າ. Essa ວິທີການແບບ interdisciplinary ເລັ່ງການປະດິດສ້າງໃນການຄຸ້ມຄອງມົນລະພິດແລະການຂຸດຄົ້ນແຮ່ທາດ.
