Clear Sky Science
הסברים מבוססי ראיות, עם מעט ז'רגון

Clear Sky Science · he

חילוץ תעשייתי של ליתיום מאגם אורמיה באמצעות שיטות משקעים והתאדות

· חזרה לאינדקס

מדוע אגם מלוח זה חשוב לסוללות

ליתיום הוא המתכת הקלה שמניעה את המכשירים של היום — טלפונים, מחשבים ניידים ורכבים חשמליים. עם עליית הביקוש, כורים בלבד מקומטים מקומות מועטות עשירים שבהן זה קיים באופן טבעי — מה שמייצר סיכונים ועלויות סביבתיות. המחקר הזה שואל שאלה עכשווית: האם ניתן להפוך אגם מלח מתכווץ באיראן, אגם אורמיה, למקור חדש של ליתיום בדרגת סוללה באמצעות צעדים יחסית פשוטים ומוכנים לתעשייה, שכוללים התיישבות מינרלים והתאדות מים? התשובה עשויה לסייע בגיוון אספקת הליתיום העולמית תוך ניצול משאב שנמצא כיום בשימוש מועט.

Figure 1
Figure 1.

הפיכה של מי האגם לנקודת מוצא מעשית

החוקרים התחילו בדגימת בריין — מים מלוחים מאוד — משני אזורים של אגם אורמיה ובמדידת היסודות המומסים בהם. אתר אחד, גזירה אסלאמי, נראה מבטיח יותר כי הכיל יותר ליתיום ופחות נתרן, שמאוחר יותר מתחרה עם הליתיום בתהליך החזרת הליתיום. הבעיה הייתה שהבריין הזה הכיל גם כמויות אדירות של מגנזיום, בערך פי 440 מהליתיום לפי מסת. תמהיל כה מוטה מקשה על החזרת הליתיום ישירות, ולכן הצוות תכנן טיפול בשלבים שיוריד את היסודות הבעייתיים תוך שמירה מרבית של הליתיום בתמיסה.

ניקוי מינרלים לא רצויים בעלות נמוכה

המכשול הראשון היה המגנזיום, שמפריע מאוד להפרדת הליתיום. הצוות השווה בין שתי בסיסים זולים — נתרן הידרוקסיד וסידן הידרוקסיד — כדי לאלץ את המגנזיום להוות מוצק שניתן לסנן אותו החוצה. נתרן הידרוקסיד פעל במהירות והסיר כמעט לחלוטין את המגנזיום, אך הוסיף הבריין עודפי נתרן שיצמצם את יכולת השיחזור של הליתיום בהמשך. סידן הידרוקסיד פעל לאט יותר אך הסיר גם הוא 99.5% מהמגנזיום. הוא גם הוסיף סידן למים, שאותו החוקרים הוציאו לאחר מכן על ידי הוספת חומצת גופרית — מה שגרם להיווצרות גבישי גיר (גבס) שהצטברו ונסוגו. כיוונון סופי של ה-pH עם נתרן הידרוקסיד החזיר את התמיסה למצב ניטרלי. רצף של שלבים זה ויתר על כ-18% מהליתיום המקורי אך קיצץ בעלות הכימיקלים בכ־44% לעומת שימוש רק בנתרן הידרוקסיד.

שימוש בשמש ובאוויר לריכוז הליתיום

לאחר שהבריין נוקה, המשימה הבאה הייתה להעלות את ריכוז הליתיום עד לרמה מעשית לשחזור. הצוות התאדה מים בצורה מבוקרת, מדד כיצד ריכוז הליתיום עלה וכמה ממנו נתפס בטעות במלחים אחרים שגבשו. בריכוז מתון הליתיום בתמיסה עלה ליותר מפעמיים מהריכוז המקורי. אך התאדה יתר על המידה גרמה ליתיום לעזוב את הנוזל יחד עם מלח שולחן רגיל ומינרלים דומים. החוקרים בחרו איזון ביניים שבו הבריין רוכז בכ־3.5 פעמים, הליתיום הגיע ל-382 חלקים למיליון, וההפסד הנוסף משלב זה הוגבל לכ־שליש ממה שנשאר.

Figure 2
Figure 2.

ניסיונות דרכים שונות ללכידת הליתיום

בבריין מרוכז ומטוהר בידי, הצוות בחן שלוש דרכים להוציא את הליתיום בצורת מוצק. המרתו לפחמצת ליתיום (ליתיום קרבונט), הצורה המשמשת בהרבה מפעלי סוללות, התבררה כבלתי מעשית: ריכוז הליתיום בבריין פשוט היה נמוך מדי בשביל שמוצר יחסית מסיס זה יתגבש בכמויות שימושיות. נתיב שני התבסס על היווצרות פוספט ליתיום, שמומס הרבה פחות בקלות. על ידי קירור התערובת וכיוונון מדויק של כמות הפוספט, הצליחו החוקרים לשחזר כ-20% מהליתיום שנותר מהשלבים הקודמים. עם זאת, המוצק שהתקבל הונחה לרוב על ידי מלחים של נתרן ואשלגן; הליתיום היה רק מרכיב משני, מה שאומר שיהיה צורך בכבול נוסף. הגישה המבטיחה ביותר השתמשה בטריק מודרני יותר: עידוד הליתיום להיחדר לשכבות של חומר מיוחד שנוצר — הידרוקסיד דו-שכבתי — מבוסס על אלומיניום ויונים נוספים. בתנאים ממוטבים ובזמן תגובה של שלוש שעות, נתיב זה לכד כ־43% מהליתיום שנותר, אם כי המוצק עדיין הכיל הרבה מלח רגיל וחלק ממינרלים צדדיים.

מסקנות לגבי עתיד הליתיום מאגמים

בסך הכול, שרשרת הטיפול המוצעת — ניקוי, התאדות מתונה ותגובה עם חומרים שכבתיים — מראה שגם אגם עשיר מאוד במגנזיום כמו אורמיה יכול לספק ליתיום ביעילות השווה לזו המדווחת עבור בריינים דומים ברחבי העולם. יחד עם זאת, השחזור הסופי עבור הנתיב המצליח ביותר עדיין נמוך ממה שהתעשייה תעדיף, בעיקר כי ליתיום אובד במהלך היווצרות מלחים כבדים ובאמצעות תגובות צידיות לא רצויות בזמן תגובות ארוכות. לאיש שאינו מומחה, המסקנה היא שאכן ניתן למצות אגמי מלח קשים עבור מתכות לסוללות באמצעות כימיה יחסית פשוטה, אך יש צורך בכיוונון מדויק נוסף. שיפורים שיקטינו אובדן ליתיום בזמן ההתאדות וינהלו את התגובות כך שיביאו בצורה נקייה יותר למוצקים עשירים בליתיום עשויים להפוך אגמים כמו אורמיה לתורמים יציבים ומשתלמים כלכלית בשרשרת האספקה העולמית של סוללות.

ציטוט: 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

מילות מפתח: מליחת ליתיום, אגם אורמיה, חומרי סוללה, חילוץ מאגמי מלח, הידרוקסיד דו-שכבתי