Industriële winning van lithium uit het Urmia-meer met precipitatiie- en verdampingsmethoden

Waarom dit zoute meer belangrijk is voor batterijen

Lithium is het lichte metaal dat tegenwoordig onze telefoons, laptops en elektrische auto’s aandrijft. Nu de vraag sterk stijgt, is het riskant en milieukostbaar om alleen uit een paar rijke afzettingen te mijnen. Deze studie stelt een actuele vraag: kunnen we een krimpend zoutmeer in Iran, het Urmia-meer, veranderen in een nieuwe bron van batterijkwaliteit-lithium met relatief eenvoudige, industrieel toepasbare stappen die neerslag van mineralen en verdamping van water gebruiken? Het antwoord kan helpen om de wereldwijde lithiumvoorziening te diversifiëren en tegelijkertijd een momenteel onderbenutte hulpbron te gebruiken.

Het omzetten van meerwater in een bruikbare uitgangsoplossing

De onderzoekers begonnen met het bemonsteren van pekel — zeer zout water — uit twee delen van het Urmia-meer en het meten van de opgeloste elementen. Eén locatie, Jazireh Eslami, leek veelbelovender omdat daar meer lithium en minder natrium aanwezig was, wat later met lithium concurreert tijdens het terugwinnen. Het probleem was dat deze pekel ook enorme hoeveelheden magnesium bevatte, ongeveer 440 keer meer dan lithium op massabasis. Zo’n scheefgroei maakt directe terugwinning moeilijk, dus ontwierp het team een stapsgewijze behandeling om lastigvallende elementen te verwijderen en tegelijk zoveel mogelijk lithium in oplossing te houden.

Het verwijderen van ongewenste mineralen tegen lage kosten

De eerste hindernis was magnesium, dat sterk interfereert met lithiumscheiding. Het team vergeleek twee goedkope basen — natriumhydroxide en calciumhydroxide — om magnesium te laten neerslaan als een vaste stof die gefilterd kan worden. Natriumhydroxide werkte snel en verwijderde vrijwel alle magnesium, maar het overlaadde de pekel met extra natrium, dat later lithium zou verdringen. Calciumhydroxide werkte langzamer maar verwijderde toch 99,5% van het magnesium. Het bracht ook calcium in het water, dat de onderzoekers vervolgens verwijderden door zwavelzuur toe te voegen, waardoor calciumsulfaat (gips) kristallen vormden en bezonken. Een laatste pH-correctie met natriumhydroxide bracht de oplossing terug naar een neutrale toestand. Deze driedelige volgorde ging ten koste van ongeveer 18% van het oorspronkelijke lithium maar verlaagde de chemische kosten met ruwweg 44% vergeleken met alleen natriumhydroxide gebruiken.

De zon en lucht gebruiken om lithium te concentreren

Zodra de pekel was gereinigd, was de volgende taak het lithiumgehalte hoog genoeg te krijgen voor praktische terugwinning. Het team verdampte water op gecontroleerde wijze, waarbij ze maten hoe de lithiumconcentratie steeg en hoeveel ervan per ongeluk werd gevangen in andere zouten die uitkristalliseerden. Bij gematigde concentratie verdubbelde het lithiumgehalte in de vloeistof zelfs tot meer dan het dubbele van het oorspronkelijke niveau. Maar te ver doorgaan met verdamping zorgde ervoor dat lithium de vloeistof verliet samen met gewoon keukenzout en vergelijkbare mineralen. De onderzoekers kozen een middenweg waarbij de pekel ongeveer drieënhalf keer werd geconcentreerd, lithium 382 delen per miljoen bereikte, en het extra verlies door deze stap beperkt bleef tot circa een derde van wat nog over was.

Verschillende methoden proberen om lithium vast te leggen

Met een geconcentreerde, gezuiverde pekel in handen testte het team drie routes om lithium als vaste stof te winnen. Het omzetten naar lithiumcarbonaat, de vorm die in veel batterijfabrieken wordt gebruikt, bleek onpraktisch: het lithiumgehalte in de pekel was simpelweg te laag voor dit relatief goed oplosbare zout om in nuttige hoeveelheden uit te vallen. Een tweede route maakte gebruik van lithiumfosfaat, dat veel minder gemakkelijk oplost. Door het mengsel af te koelen en nauwkeurig te doseren hoeveel fosfaat ze toevoegden, slaagden de onderzoekers erin ongeveer een vijfde van het lithium dat eerdere stappen overleefde terug te winnen. Het resulterende vaste materiaal bestond echter voornamelijk uit natrium- en kaliumzouten; lithium was slechts een minderheidsbestanddeel, wat extra zuivering nodig zou maken. De meest veelbelovende aanpak gebruikte een moderner trucje: lithium laten binnendringen in de lagen van een speciaal gevormd materiaal, een gelaagde dubbele hydroxide, opgebouwd uit aluminium en andere ionen. Onder geoptimaliseerde omstandigheden en een reactietijd van drie uur ving deze route ongeveer 43% van het resterende lithium, hoewel het vaste product nog steeds veel gewoon zout en enkele nevenmineralen bevatte.

Wat dit betekent voor toekomstig lithium uit meren

Al met al laat de voorgestelde keten van behandelingen — zuivering, matige verdamping en reactie met gelaagde materialen — zien dat zelfs een zeer magnesiumrijk meer als Urmia lithium kan opleveren met efficiënties die vergelijkbaar zijn met de beste gerapporteerde waarden voor vergelijkbare pekels wereldwijd. Toch blijft de uiteindelijke terugwinning voor de meest succesvolle route achter bij wat de industrie zou wensen, voornamelijk omdat lithium verloren gaat tijdens sterke zoutvorming en door ongewenste nevenreacties bij lange reactietijden. Voor de leek is de conclusie dat we moeilijke zoutmeren inderdaad kunnen aanboren voor batterijmetalen met relatief eenvoudige chemie, maar dat zorgvuldige verfijning nog nodig is. Verbeteringen die lithiumverliezen tijdens verdamping verminderen en reacties zuiverder naar gewenste lithiumrijke vaste stoffen sturen, kunnen meren zoals Urmia veranderen in betrouwbare, economisch levensvatbare bijdragers aan de wereldwijde batterijvoorzieningsketen.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: lithium pekel, Urmia-meer, batterijmaterialen, zoutmeerwinning, gelaagde dubbele hydroxide