Industriell utvinning av litium från Urmia-sjön med utfällnings- och avdunstningsmetoder

Varför denna saltsjö betyder något för batterier

Litium är den lätta metallen som driver dagens telefoner, bärbara datorer och elbilar. När efterfrågan skjuter i höjden är det riskabelt och miljömässigt kostsamt att bara bryta det från några få rika fyndigheter. Denna studie ställer en aktuell fråga: kan vi förvandla en krympande saltsjö i Iran, Urmia-sjön, till en ny källa för batterikvalitetslitium med relativt enkla, industrikompatibla steg som innefattar fällning av mineraler och avdunstning av vatten? Svaret kan hjälpa till att diversifiera den globala litiumförsörjningen samtidigt som man använder en resurs som i dagsläget är underutnyttjad.

Att göra sjövattnet till en användbar utgångspunkt

Forskarna började med att provta saltlake — mycket salt vatten — från två delar av Urmia-sjön och mäta de lösta grundämnena. En plats, Jazireh Eslami, såg mer lovande ut eftersom den innehöll mer litium och mindre natrium, vilket senare konkurrerar med litium vid återvinning. Problemet var att denna saltlake också innehöll enorma mängder magnesium, omkring 440 gånger mer än litium efter massa. En så snedfördelad blandning gör direkt återvinning svår, så teamet utformade en stegvis behandling för att avlägsna besvärliga ämnen samtidigt som så mycket litium som möjligt behölls i lösning.

Rensa bort oönskade mineraler till låg kostnad

Det första hindret var magnesium, som kraftigt stör litiumseparationen. Teamet jämförde två billiga baser — natriumhydroxid och kalciumhydroxid — för att få magnesium att bilda ett fast ämne som kan filtreras bort. Natriumhydroxid fungerade snabbt och avlägsnade nästan allt magnesium, men den öste samtidigt in extra natrium i saltlaken, vilket senare skulle tränga undan litium. Kalciumhydroxid agerade långsammare men avlägsnade ändå 99,5 % av magnesiumet. Den tillsatte också kalcium i vattnet, vilket forskarna sedan tog bort genom att tillsätta svavelsyra, vilket fick kalciumsulfat (gips) att kristallisera och sjunka till botten. En slutlig pH-justering med natriumhydroxid återställde lösningen till ett neutralt skick. Denna trestegssekvens kostade ungefär 18 % av det ursprungliga litiumet men minskade kemikaliekostnaderna med cirka 44 % jämfört med att använda enbart natriumhydroxid.

Använda solen och luften för att koncentrera litium

När saltlaken var rengjord var nästa uppgift att höja litiumhalten tillräckligt för praktisk återvinning. Teamet avdunstade vatten på ett kontrollerat sätt och mätte hur litiumkoncentrationen steg och hur mycket som oavsiktligt fångades i andra salter som kristalliserade ut. Vid måttlig koncentration ökade litiumhalten i vätskan till mer än dubbla ursprungsvärdet. Men att pressa avdunstningen för långt gjorde att litium lämnade vätskan tillsammans med vanligt koksalt och liknande mineraler. Forskarna valde en medelväg där saltlaken koncentrerades ungefär tre och en halv gång, litium nådde 382 delar per miljon, och den extra förlusten i detta skede begränsades till cirka en tredjedel av det som återstod.

Prövar olika sätt att fånga litium

Med en koncentrerad, renad saltlake i handen testade teamet tre vägar för att ta ut litium som ett fast ämne. Att omvandla det till litiumkarbonat, den form som används i många batterifabriker, visade sig opraktiskt: litiumhalten i saltlaken var helt enkelt för låg för att detta relativt lösliga ämne skulle fällas ut i användbara mängder. En andra väg förlitade sig på att bilda litiumfosfat, som löser sig mycket sämre. Genom att kyla blandningen och noggrant styra mängden tillsatt fosfat lyckades forskarna återvinna ungefär en femtedel av det litium som överlevt tidigare steg. Det resulterande fasta materialet dominerades dock av natrium- och kaliumsalter; litium var bara en mindre beståndsdel, vilket innebär att ytterligare raffinering skulle behövas. Den mest lovande metoden använde ett mer modernt knep: att uppmuntra litium att gå in i skikten i ett särskilt bildat material kallat lagerad dubbelhydroxid, uppbyggt av aluminium och andra joner. Under optimerade förhållanden och en reaktionstid på tre timmar fångade denna väg in ungefär 43 % av det kvarvarande litiumet, även om det fasta materialet fortfarande innehöll mycket vanligt salt och vissa sidomineral.

Vad detta betyder för framtida litium från sjöar

Sammanfattningsvis visar den föreslagna behandlingskedjan — rening, måttlig avdunstning och reaktion med lagerade material — att även en mycket magnesiumrik sjö som Urmia kan frambringa litium med effektivitet jämförbar med de bästa rapporterade för liknande saltlakeslösningar världen över. Ändå ligger slutlig återvinning för den mest framgångsrika vägen fortfarande under vad industrin skulle önska, främst eftersom litium förloras under kraftig saltsbildning och genom oönskade sidoreaktioner vid långa reaktionstider. För en lekmannapublik är slutsatsen att vi faktiskt kan utnyttja svåra saltsjöar för batterimetaller med relativt enkel kemi, men att noggrann fininställning fortfarande krävs. Förbättringar som minskar litiumförluster under avdunstning och styr reaktionerna mer rent mot önskade litiumrika fasta ämnen kan göra sjöar som Urmia till pålitliga och ekonomiskt livskraftiga bidragsgivare till den globala batteriförsörjningskedjan.

Citering: 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

Nyckelord: litiumlösning, Urmia-sjön, batterimaterial, utvinning från saltsjö, lagerad dubbelhydroxid