혁신적인 멤브레인 기술로 수원에서 효율적인 리튬 추출 가능

재료 과학의 획기적인 발전으로 물에서 리튬을 선택적으로 추출하도록 설계된 새로운 멤브레인이 개발되었으며, 이를 통해 이 중요한 에너지 금속의 막대한 미개발 매장량이 잠재력을 갖게 되었습니다.

기존 리튬 공급원은 경암 채굴과 염호 증발에 크게 의존하지만, 지구상 리튬의 대부분은 실제로 해수와 지하 염수에 용해되어 있습니다. 그러나 이러한 공급원에서 리튬을 분리하는 것은 경쟁 이온의 존재로 인해 역사적으로 비용이 많이 들고 비효율적이었습니다.

새롭게 개발된 멤브레인은 물 속 이온을 크기와 전하를 기준으로 분리하는 방식으로 작동합니다. 원치 않는 양이온(양전하 이온)을 걸러내는 동시에 리튬을 더욱 효과적으로 분리할 수 있도록 설계되었습니다.

막 자체는 자연적으로 풍부하고 비교적 저렴한 점토 광물인 질석으로 구성되어 있습니다. 특수 기술을 통해 질석은 10억 분의 1미터 두께의 초박막으로 박리된 후, 다시 적층 여과 구조로 재조립됩니다.

수성 환경에서 구조적 무결성을 유지하기 위해 미세한 산화알루미늄 기둥이 층 사이에 삽입됩니다. 이는 안정화 지지체 역할을 하며 막의 표면 전하 특성을 제어하는 데 도움이 됩니다.

이 설계의 핵심 혁신은 리튬 선택성을 향상시키기 위해 막의 표면 전하를 변화시키는 것입니다. 나트륨 이온을 도입함으로써 막의 전하 프로파일이 변경되어 리튬 이온을 더 잘 끌어당기고, 마그네슘과 같이 크기는 비슷하지만 덜 바람직한 이온은 밀어냅니다. 추가적인 나트륨 이온을 사용하여 기공 크기를 더욱 좁혀 나트륨이나 칼륨과 같은 작은 이온은 통과시키고, 큰 리튬 이온은 유지되도록 합니다.

이러한 이중 메커니즘 접근 방식(이온 반경과 전기적 전하를 모두 구분하는 방식)을 사용하면 해수와 염수와 같은 희석된 공급원에서 리튬 회수율을 크게 높일 수 있습니다.

선택적 이온 분리 기술의 이러한 발전은 더욱 다양하고 국내에서 접근 가능한 리튬 공급원을 확보하는 길을 열어줄 수 있습니다. 또한 지리적으로 집중된 채굴 작업에 대한 의존도를 줄이고 이전에는 비경제적이라고 여겨졌던 지역에서 새로운 형태의 리튬 공급원을 확보할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.