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卷心菜能提高锂离子电池的环保性能吗?

有黑色背景的卷心菜头

资料来源:Mattia Barbotti / Unsplash

Mattia Barbotti / Unsplash

这篇文章最初发表于Ensia

全世界都在努力减少温室气体排放,对电动汽车的兴趣正在增加。再加上对新型智能手机、电脑和其他电子产品的稳定需求,这导致了对锂离子电池的需求增加——因此,锂也是如此。

传统的矿物提取是伴随着a一系列的问题包括环境方面和社会方面。但卡洛理工学院的研究在爱尔兰,2018年发表的一篇论文指出,一些植物可以从土壤中吸收锂。随着这些植物的生长,它们在组织中积累和储存锂。它们可以被收获和燃烧,剩下的灰烬可以被提纯以提取所需的元素。这个过程——并非锂独有——被称为植物去除。

一个新的领域

其他元素已被相当成功地植除。1998年,克里斯·安德森新西兰梅西大学的一名博士生发现,可以用植物胺来提取黄金。安德森说,世界各地的许多组织已经成功地利用植物从土壤中提取镍。

锂的研究是由卡洛理工学院的一个团队进行的enviroCORE该研究中心始于2017年,致力于研究卡洛附近土壤中锂的背景水平,尤其是在布莱克阶梯山(Blackstairs Mountains)。对该地区的地质调查1970年代证明它是元素的来源。

世界上大约一半的锂是从澳大利亚矿山开采出来的,这可能会造成环境破坏,包括污染和栖息地的丧失。

作为这项研究的一部分,该团队还研究了哪些植物可以积累锂从高浓度的土壤中提取从34个候选人开始,科学家们最终将名单缩减到只有三个:卷心菜;油菜籽;和向日葵。

环境效益

为什么要从植物中提取锂呢?一个重要原因与环境影响有关。

世界上大约一半的锂是在澳大利亚的矿井里挖出来的。Benchmark Mineral Intelligence是一家报告包括锂在内的各种金属价格和需求的机构,其会员经理罗伯特•科尔伯恩(Robert Colbourn)表示,尽管每个矿都不同,但此类矿山会造成环境破坏,包括污染和栖息地丧失。

世界上其他已知的锂大多来自智利和阿根廷等拉美国家,这些国家的锂自然存在于地表以下的卤水中。盐水被泵到地面上蒸发,留下的元素以粉末的形式——这个过程叫做盐水提取。

根据Henrik Kloo,一个项目经理的瑞典环境研究所在美国,这种方法使用大量的水,这是一个问题趋向于缺水。根据一项块的连接在美国,这个过程也相对耗时,而且不断上涨的锂价格可能会导致一些生产商用电加热卤水,而不是让太阳蒸发卤水,这会降低能源效率。

Phytomining,这项技术主要是在一种高浓度元素的环境下大面积种植植物,与传统提取技术相比,它使用的重型机械更少,潜在的有害化学物质也更少,这取决于人们如何使用它。也就是说,像任何创新一样,它会带来各种各样的社会和环境影响,需要在任何综合的成本效益分析中加以考虑。

即使植物萃取法永远无法与目前的锂萃取法竞争,它也可以与现有的方法协同使用,以提高它们的效率。

扩大的能力

卡洛理工学院论文的合著者、该校化学和分析科学讲师约翰克利里(John Cleary)说,尽管卷心菜、油菜籽和向日葵可以大量积累锂,但用它们来提取锂目前还不可行。克利里说,这些植物需要很长时间才能生长并积累锂,而天气和其他因素使它们的这种能力难以预测。

不过,有办法提高植物吸收锂的能力。克利瑞的研究小组发现,向土壤中添加某些化学物质可以帮助植物吸收养分在更多的需要的元素。

即使植物萃取法永远无法与目前的锂萃取法竞争,它也可以与现有的方法协同使用,以提高它们的效率。此外,克利瑞说,如果土地管理者在土壤中含有大量锂的地区种植新的森林,也可以种植卷心菜,只要树冠不偷取太阳,就会大量吸收锂供以后使用。

安德森用植毒法清理了最后一块的黄金和污染物汞——在其他形式的金矿开采之后。爱尔兰的研究还假设,植物富集法可以用于从传统采矿不太理想的地方提取锂,例如低品位矿体和含金属土壤。

克利瑞说:“我认为,这取决于锂的未来价格——价格上涨得越多,这在某些地区就越有可能实现。”

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