Estrazione diretta sostenibile del litio guidata dall’igroscopicità

Un modo più rapido e delicato per ottenere litio

Il litio alimenta le batterie dei nostri telefoni, portatili e auto elettriche, eppure estrarlo dalla terra è un processo lento, assetato e ad alta intensità energetica. Questo studio descrive un nuovo modo per estrarre il litio dai residui solidi di attività minerarie, usando nulla di più esotico dell’umidità naturale dell’aria. Per i lettori interessati all’energia pulita, alla scarsità d’acqua e agli impatti minerari, offre uno sguardo su come potremmo ampliare le forniture di litio riducendone l’impronta ambientale.

Perché il litio di oggi ha un costo elevato

La produzione moderna di litio si basa principalmente su due vie: l’evaporazione di saline in vasche enormi o la frantumazione e lavorazione di rocce dure. L’evaporazione delle saline è economica ma può richiedere oltre un anno e consuma grandi quantità di acqua dolce in regioni già aride. L’estrazione da rocce dure è più veloce ma richiede molta energia e genera vaste quantità di scarti. Metodi emergenti di “estrazione diretta del litio” promettono separazioni più pulite usando membrane o reagenti speciali, ma questi approcci di solito necessitano di elettricità, prodotti chimici e controllo accurato, rendendoli costosi da scalare. La sfida di fondo è che il litio di solito compare insieme a sali abbondanti contenenti sodio, potassio, magnesio e calcio, e separare questa piccola frazione in modo pulito si è rivelato difficile.

Lasciare che sia l’affinità del litio per l’acqua a fare il lavoro

I ricercatori hanno osservato che il cloruro di litio idrato, un sale contenente litio comune negli scarti di lavorazione mineraria, ha una forte tendenza ad attirare acqua dall’aria. Quando l’umidità relativa è moderata — circa dal 12% al 30% — questo minerale inizia ad assorbire piccole quantità di umidità, dissolvendosi infine in un liquido mentre sali vicini come il cloruro di sodio (sale da cucina) e i comuni sali di potassio, magnesio e calcio rimangono solidi. Mantenendo con cura miscele di questi minerali a umidità controllata, il team ha dimostrato che solo i cristalli contenenti litio si liquefanno, creando goccioline di soluzione ricca di litio che possono essere drenate via. Ciò significa che il disordine del vapore acqueo disperso nell’aria viene sfruttato per guidare spontaneamente il passo di separazione del litio, senza calore, sostanze chimiche o acqua aggiunti.

Come funziona il processo a umidità controllata

Per rendere pratico questo principio, il team ha costruito una camera a umidità controllata dove aria a bassa umidità viene fatta passare attraverso un letto di minerali miscelati o veri scarti minerari. Quando l’aria scorre, il sale di litio assorbe l’umidità e si fonde in un piccolo volume di liquido. Un vuoto leggero poi estrae questo liquido verso il basso attraverso un filtro, separandolo dai sali compagni ancora solidi. Regolando la velocità del flusso d’aria umida e la compattezza del letto di minerali, possono accelerare l’assorbimento di umidità e assicurarsi che il liquido ricco di litio venga rimosso prima che abbia il tempo di ridissolvere sali indesiderati nelle vicinanze. In condizioni ottimizzate, hanno recuperato fino al 96% del litio, concentrandolo a quasi 100.000 parti per milione — molto più ricco delle soluzioni di alimentazione industriali tipiche — nell’arco di minuti o ore invece che di mesi.

Dimostrare che funziona anche fuori dal laboratorio

Oltre ai campioni miscelati con cura, i ricercatori hanno testato veri scarti provenienti da un’operazione di litio basata su salamoie. Questo materiale conteneva litio insieme a diversi altri sali e impurità, simile a quanto viene accumulato in cumuli nei siti reali. Nel loro impianto, tre cicli rapidi di estrazione hanno recuperato oltre l’80% del litio in circa un’ora, producendo soluzioni molto più concentrate di quelle usate nella produzione standard di carbonato di litio. Hanno inoltre replicato condizioni stagionali del deserto di Atacama in Cile, dove molte vasche di evaporazione operano, adattando umidità, temperatura e velocità del vento a valori realistici. Anche sotto queste condizioni naturali variabili, il processo ha costantemente recuperato più dell’80% del litio in circa una–tre ore, dimostrando che può funzionare con robustezza sul campo.

Scalare con hardware semplice

Per esplorare l’applicazione su scala reale, il team ha progettato un modulo verticale semplice, grosso modo come una colonna cava riempita di scarto tra due pareti. L’aria umida viene fatta passare attraverso i sali impaccati, si forma il liquido ricco di litio che poi gocciola in un collettore alla base. Nei test, questo modulo ha trattato diversi chilogrammi di scarto al giorno per metro di altezza e ha prodotto soluzioni di litio altamente concentrate, superando molte tecnologie di estrazione esistenti sia in velocità sia in concentrazione del prodotto. Poiché si basa su materiali di base e condizioni ambientali, questo design modulare potrebbe essere aggiunto ai siti minerari esistenti o usato in impianti centralizzati che condizionano l’aria in modo più preciso.

Cosa significa per batterie più pulite

In termini semplici, lo studio mostra che possiamo sfruttare la naturale sete d’acqua del litio per estrarlo da rifiuti solidi complessi in modo rapido e con pochissima energia, acqua o prodotti chimici aggiunti. Invece di costruire sempre più vasche di evaporazione o impianti chimici, questo approccio lascia che sia l’atmosfera a compiere gran parte del lavoro di separazione. Pur richiedendo ulteriore ingegnerizzazione per scalare la tecnologia, integrarla con i passaggi di raffinazione esistenti e testare altri tipi di materiali contenenti litio, il concetto indica forniture di litio più sostenibili. Ciò, a sua volta, potrebbe aiutare a garantire che la transizione verso l’energia pulita non dipenda da pratiche minerarie che mettono sotto pressione risorse idriche ed ecosistemi.

Citazione: Chen, H., Yang, M., Zheng, S. et al. Hygroscopicity-driven spontaneous sustainable direct lithium extraction. Nat Commun 17, 4085 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70720-9

Parole chiave: estrazione del litio, rifiuti minerari, materiali igroscopici, materie prime per batterie, estrazione sostenibile