Estrazione industriale del litio dal lago Urmia mediante metodi di precipitazione ed evaporazione

Perché questo lago salato è importante per le batterie

Il litio è il metallo leggero che alimenta telefoni, portatili e auto elettriche odierne. Con la domanda in forte crescita, estrarlo solo da pochi giacimenti ricchi è rischioso e costoso per l’ambiente. Questo studio pone una domanda attuale: possiamo trasformare un lago salato in diminuzione in Iran, il lago Urmia, in una nuova fonte di litio di qualità per batterie usando passaggi relativamente semplici e pronti per l’industria, basati sulla sedimentazione dei minerali e sull’evaporazione dell’acqua? La risposta potrebbe aiutare a diversificare le forniture globali di litio sfruttando una risorsa attualmente poco utilizzata.

Trasformare l’acqua del lago in un punto di partenza lavorabile

I ricercatori hanno iniziato campionando salamoia — acqua molto salata — in due punti del lago Urmia e misurando gli elementi disciolti. Un sito, Jazireh Eslami, è risultato più promettente perché conteneva più litio e meno sodio, che in seguito competerebbe con il litio durante il recupero. Il problema era che questa salamoia conteneva anche quantità enormi di magnesio, circa 440 volte più litio in massa. Una composizione così sbilanciata rende difficile il recupero diretto, quindi il gruppo ha progettato un trattamento in più fasi per eliminare gli elementi problematici mantenendo quanto più litio possibile in soluzione.

Rimuovere i minerali indesiderati a basso costo

Il primo ostacolo era il magnesio, che interferisce fortemente con la separazione del litio. Il team ha confrontato due basi economiche — idrossido di sodio e idrossido di calcio — per forzare la formazione di un solido di magnesio facilmente filtrabile. L’idrossido di sodio ha agito rapidamente e ha rimosso quasi completamente il magnesio, ma ha apportato molto sodio alla salamoia, che in seguito avrebbe ostacolato il litio. L’idrossido di calcio ha agito più lentamente ma ha comunque rimosso il 99,5% del magnesio. Ha inoltre introdotto calcio nell’acqua, che i ricercatori hanno poi rimosso aggiungendo acido solforico, causando la formazione e la sedimentazione di cristalli di solfato di calcio (gesso). Un’ultima regolazione del pH con idrossido di sodio ha riportato la soluzione a condizioni neutre. Questa sequenza in tre passaggi ha sacrificato circa il 18% del litio originale ma ha ridotto i costi chimici di circa il 44% rispetto all’uso esclusivo di idrossido di sodio.

Usare il sole e l’aria per concentrare il litio

Una volta purificata la salamoia, il passo successivo è stato aumentare la concentrazione di litio fino a livelli utili per il recupero pratico. Il gruppo ha evaporato l’acqua in modo controllato, misurando come aumentava la concentrazione di litio e quanto di esso veniva accidentalmente intrappolato in altri sali che cristallizzavano. A concentrazioni moderate, il litio in soluzione è salito a più del doppio del livello iniziale. Ma spingere troppo l’evaporazione ha fatto sì che il litio uscisse dalla soluzione insieme al comune sale da cucina e a minerali simili. I ricercatori hanno scelto un compromesso in cui la salamoia veniva concentrata circa tre volte e mezzo, il litio raggiungeva 382 parti per milione e la perdita aggiuntiva dovuta a questo passaggio si limitava a circa un terzo di quello che restava.

Provare modi diversi per catturare il litio

Con una salamoia concentrata e purificata, il team ha testato tre vie per estrarre il litio in forma solida. Convertirlo in carbonato di litio, la forma usata in molte fabbriche di batterie, si è dimostrato impraticabile: la concentrazione di litio nella salamoia era semplicemente troppo bassa perché questo composto relativamente solubile precipitasse in quantità utili. Una seconda via si basava sulla formazione di fosfato di litio, che è molto meno solubile. Raffreddando la miscela e dosando con cura la quantità di fosfato aggiunta, i ricercatori sono riusciti a recuperare circa un quinto del litio rimasto dopo le fasi precedenti. Tuttavia, il solido ottenuto era dominato da sali di sodio e potassio; il litio era solo un componente minoritario, il che avrebbe richiesto ulteriori processi di raffinazione. L’approccio più promettente ha usato una tecnica più moderna: favorire l’inserimento del litio negli strati di un materiale appositamente formato chiamato idrossido doppio stratificato, composto da alluminio e altri ioni. In condizioni ottimizzate e con un tempo di reazione di tre ore, questa strada ha catturato circa il 43% del litio residuo, anche se il solido conteneva ancora molto sale comune e alcuni minerali secondari.

Qual è il significato per il litio futuro dai laghi

Nel complesso, la catena di trattamento proposta — purificazione, evaporazione moderata e reazione con materiali stratificati — mostra che anche un lago molto ricco di magnesio come l’Urmia può fornire litio con efficienze paragonabili alle migliori segnalate per salamoie simili nel mondo. Tuttavia, il recupero finale, anche per la via più efficace, resta inferiore a quanto l’industria vorrebbe, principalmente perché il litio si perde durante la formazione massiccia di sali e per reazioni laterali indesiderate nei lunghi tempi di reazione. In termini semplici: possiamo effettivamente attingere laghi difficili per ottenere metalli per batterie usando chimica relativamente semplice, ma è necessario un fine-tuning accurato. Miglioramenti che riducano le perdite di litio durante l’evaporazione e indirizzino le reazioni in modo più selettivo verso i solidi ricchi di litio potrebbero trasformare laghi come l’Urmia in fornitori affidabili ed economicamente sostenibili per la filiera globale delle batterie.

Citazione: 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

Parole chiave: salamoia di litio, lago Urmia, materiali per batterie, estrazione da laghi salati, idrossido doppio stratificato