الاستخراج الصناعي لليثيوم من بحيرة أرومية باستخدام طرائق الترسيب والتبخر

لماذا تهم هذه البحيرة المالحة للبطاريات

الليثيوم هو المعدن الخفيف الذي يشغّل هواتفنا المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والسيارات الكهربائية اليوم. مع تزايد الطلب، يصبح الاعتماد على عدد قليل من الرواسب الغنية أمراً محفوفاً بالمخاطر ومكلّفاً بيئياً. تطرح هذه الدراسة سؤالاً ملحّاً: هل يمكننا تحويل بحيرة مالحة منكمشة في إيران، بحيرة أرومية، إلى مصدر جديد لليثيوم بدرجة صناعية باستخدام خطوات بسيطة نسبياً وجاهزة للصناعة تتضمن ترسيب المعادن وتبخر الماء؟ قد يساعد الجواب على تنويع إمدادات الليثيوم العالمية مع استغلال مورد مُهمَل حاليًا.

تحويل ماء البحيرة إلى نقطة انطلاق قابلة للاستخدام

بدأ الباحثون بأخذ عينات من المحلول الملحي—ماء شديد الملوحة—من قسمين من بحيرة أرومية وقياس العناصر المذابة. بدا موقع واحد، جزيرة إسلامي، أكثر وعداً لأنه احتوى على ليثيوم أكثر وصوديوم أقل، وهو ما يتنافس لاحقاً مع الليثيوم أثناء الاسترداد. المشكلة كانت أن هذا المحلول احتوى أيضاً كميات هائلة من المغنيسيوم، تساوي نحو 440 مرة كتلة الليثيوم. مثل هذا الخلط المائل يجعل الاستخراج المباشر صعباً، لذا صمَّم الفريق معالجة خطوة بخطوة لإزالة العناصر المسببة للمشاكل مع الحفاظ على أكبر قدر ممكن من الليثيوم في المحلول.

إخراج المعادن غير المرغوب فيها بتكلفة منخفضة

كان العائق الأول هو المغنيسيوم، الذي يتداخل بشدة مع فصل الليثيوم. قارن الفريق بين قاعدتين رخيصتين—هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد الكالسيوم—لجعل المغنيسيوم يشكل مداً صلباً يمكن ترشيحه. عمل هيدروكسيد الصوديوم بسرعة وأزال المغنيسيوم تقريباً بالكامل، لكنه أضاف كميات كبيرة من الصوديوم إلى المحلول، ما سيطغى لاحقاً على الليثيوم. تصرف هيدروكسيد الكالسيوم ببطء أكبر لكنه أزال 99.5% من المغنيسيوم أيضاً. كما أدخل الكالسيوم إلى الماء، الذي أزالَه الباحثون بعد ذلك بإضافة حمض الكبريتيك، مسببين تكون بلورات كبريتات الكالسيوم (الجبس) وترسّبها. أعاد تعديل الرقم الهيدروجيني النهائي باستخدام هيدروكسيد الصوديوم المحلول إلى حالة معتدلة. ضحّت هذه السلسلة المكوَّنة من ثلاث خطوات بحوالي 18% من الليثيوم الأصلي لكنها خفّضت تكاليف المواد الكيميائية بنحو 44% مقارنة باستخدام هيدروكسيد الصوديوم وحده.

استخدام الشمس والهواء لتركيز الليثيوم

بعد تنظيف المحلول الملحي، كانت المهمة التالية رفع مستوى الليثيوم إلى درجة مناسبة للاسترداد العملي. بخّرت المجموعة الماء بطريقة مُسيطر عليها، وقاسوا كيف ارتفعت تركيزات الليثيوم وكمية ما احتُجز بالخطأ في أملاح أخرى تشكّلت. عند تركيز معتدل، ازداد الليثيوم في السائل إلى أكثر من ضعف المستوى الأصلي. لكن الدفع بالتبخير بعيداً تسبب في خروج الليثيوم من السائل مع ملح الطعام الشائع ومعادن مشابهة. اختار الباحثون حلاً وسطاً حيث تم تركيز المحلول الملحي نحو ثلاث مرات ونصف، وبلغ الليثيوم 382 جزءاً في المليون، وكان الفقد الإضافي من هذه الخطوة محدوداً بنحو ثلث ما تبقى.

تجربة طرق مختلفة لالتقاط الليثيوم

مع وجود محلول ملحي مركز ومنقّى، اختبر الفريق ثلاث مسارات لاستخراج الليثيوم كصلب. تبين أن تحويله إلى كربونات الليثيوم، الشكل المستخدم في العديد من مصانِع البطاريات، غير عملي: مستوى الليثيوم في المحلول كان منخفضاً جداً بالنسبة لمركب ذائب نسبياً حتى يترسّب بكميات مفيدة. اعتمد المسار الثاني على تكوين فوسفات الليثيوم، الذي يذوب بشكل أقل بكثير. عن طريق تبريد المزيج وضبط كمية الفوسفات المضافة بعناية، نجح الباحثون في استرداد نحو خُمس الليثيوم المتبقي بعد المراحل السابقة. ومع ذلك، كانت المادة الصلبة الناتجة غالبةً أملاح الصوديوم والبوتاسيوم؛ فكان الليثيوم مكوناً ثانوياً فقط ما يستلزم تكريراً إضافياً. النهج الأكثر وعداً استخدم حيلة أحدث: تشجيع الليثيوم على الانزلاق داخل طبقات مادة مُكوَّنة خصيصًا تُعرف بالهيدروكسيد ثنائي الطبقات، المبنية من الألمنيوم وأيونات أخرى. في ظروف مُحسّنة ووقت تفاعل ثلاث ساعات، استولى هذا المسار على نحو 43% من الليثيوم المتبقّي، رغم أن الصلب لا يزال يحتوي على الكثير من الملح العادي وبعض المعادن الجانبية.

ماذا يعني هذا لمستقبل الليثيوم من البحيرات

بشكل عام، تُظهر سلسلة المعالجات المقترحة—التنظيف، والتبخير المعتدل، والتفاعل مع المواد الطبقية—أنه حتى بحيرة غنية بالمغنيسيوم للغاية مثل أرومية يمكن أن تُنتج الليثيوم بكفاءات تقارن بأفضل ما أُبلغ عنه لمحاليل ملحية مماثلة حول العالم. ومع ذلك، لا تزال الاستعادة النهائية لأكثر المسارات نجاحاً أقل مما تريده الصناعة، أساساً لأن الليثيوم يضيع أثناء تكوّن الأملاح الثقيلة ومن خلال تفاعلات جانبية غير مرغوبة عند فترات تفاعل طويلة. بالنسبة للقارئ العام، الخلاصة هي أننا نستطيع بالفعل استغلال بحيرات مالحة صعبة لاستخراج معادن البطاريات باستخدام كيمياء بسيطة نسبياً، لكن لا بد من ضبط دقيق إضافي. قد تُحوّل التحسينات التي تقلل خسائر الليثيوم أثناء التبخر وتوجّه التفاعلات بشكل أنظف نحو المواد الصلبة الغنية بالليثيوم بحيرات مثل أرومية إلى مساهمين موثوقين وقابلين اقتصادياً في سلسلة إمداد البطاريات العالمية.

الاستشهاد: Oskouei, A.E., Asgharzadeh, H., Shekaari, H. et al. Industrial extraction of lithium from Urmia Lake using precipitation and evaporation methods. Sci Rep 16, 9893 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40309-9

الكلمات المفتاحية: مياه ملحية لليثيوم, بحيرة أرومية, مواد البطاريات, استخراج من بحيرات ملحية, هيدروكسيد ثنائي الطبقات