Urmia Gölü’nden endüstriyel lityum çıkarımı: çöktürme ve buharlaştırma yöntemleri

Bu tuzlu gölün piller için neden önemi var

Lityum, bugünün telefonlarını, dizüstü bilgisayarlarını ve elektrikli araçlarını çalıştıran hafif metaldir. Talep hızla artarken, yalnızca birkaç zengin yataktan madencilik yapmak riskli ve çevresel açıdan maliyetlidir. Bu çalışma zamanlı bir soruyu gündeme getiriyor: İran’daki küçülen bir tuz gölü olan Urmia Gölü’nü, minerallerin çöktürülmesi ve suyun buharlaştırılması gibi görece basit, endüstriye uygun adımlarla pil sınıfı lityumun yeni bir kaynağına dönüştürebilir miyiz? Yanıt, küresel lityum arzını çeşitlendirmeye yardımcı olabilirken şu anda az kullanılan bir kaynağın değerlendirilmesini sağlayabilir.

Göl suyunu kullanılabilir bir başlangıç noktasına dönüştürmek

Araştırmacılar işe Urmia Gölü’nün iki bölümünden tuzlu su (tuzlu çözelti) örnekleyip çözünmüş elementleri ölçerek başladı. Jazireh Eslami adlı yer daha umut vericiydi çünkü burada lityum daha fazla, sodyum ise daha azdı; sodyum ileride lityumla rekabet eder. Ancak bu çözelti aynı zamanda kütle olarak lityuma göre yaklaşık 440 kat daha fazla magnezyum içeriyordu. Böyle çarpık bir karışım doğrudan geri kazanımı zorlaştırır; bu yüzden ekip, sorunlu elementleri uzaklaştırırken lityumun çözeltide olabildiğince tutulmasını sağlayacak adım adım bir işlem tasarladı.

İstenmeyen mineralleri düşük maliyetle temizlemek

İlk engel, lityum ayırmada güçlü biçimde müdahale eden magnezyumdu. Ekip, magnezyumun katı hal oluşturup filtrelenmesini sağlamak için iki ucuz bazı—sodyum hidroksit ve kalsiyum hidroksit—karşılaştırdı. Sodyum hidroksit hızlı çalıştı ve neredeyse tüm magnezyumu çıkardı, ama çözeltiyi ek sodyumla doldurdu; bu da ileride lityumun itileceği anlamına geliyordu. Kalsiyum hidroksit daha yavaş etki etti ama magnezyumun %99,5’ini hâlâ uzaklaştırdı. Ayrıca suya kalsiyum ekledi; bunu araştırmacılar sülfürik asit ilavesiyle giderdi, böylece kalsiyum sülfat (jips) kristalleri oluşup çöktü. Son olarak sodyum hidroksitle pH nötr seviyeye getirildi. Bu üç aşamalı sıra orijinal lityumun yaklaşık %18’inden vazgeçmeyi gerektirdi ama yalnızca sodyum hidroksit kullanmaya kıyasla kimyasal maliyetleri yaklaşık %44 azalttı.

Lityumu yoğunlaştırmak için güneş ve havayı kullanmak

Çözelti temizlendikten sonra bir sonraki görev, lityum düzeyini pratik geri kazanım için yeterince yükseltmekti. Ekip suyu kontrollü şekilde buharlaştırdı, lityum konsantrasyonunun nasıl arttığını ve kristalleşen diğer tuzlara kaç lityumun istemeden tutulduğunu ölçtü. Orta düzey konsantrasyonda çözeltideki lityum orijinal seviyesinin iki katından fazlasına çıktı. Ancak buharlaştırmayı çok ileriye itmek, lityumun sofra tuzu ve benzeri minerallerle birlikte çözeltiden ayrılmasına yol açtı. Araştırmacılar, çözeltiyi yaklaşık üç buçuk kat yoğunlaştırdıkları, lityumun 382 ppm’e ulaştığı ve bu aşamadan kaynaklanan ek kaybın kalan miktarın yaklaşık üçte biriyle sınırlı olduğu orta bir noktayı seçti.

Lityumu yakalamanın farklı yollarını denemek

Yoğunlaştırılmış, arındırılmış çözeltinin elinde olmasıyla ekip lityumu katı halde çekmek için üç yol denedi. Birçok pil fabrikasında kullanılan form olan lityum karbonata dönüştürme pratik olmadı: çözeltideki lityum düzeyi, bu göreli olarak çözünür bileşiğin faydalı miktarlarda çökelmesi için çok düşüktü. İkinci yol lityum fosfat oluşturulmasına dayanıyordu; bu bileşik çok daha az çözünür. Karışımı soğutarak ve ilave ettikleri fosfat miktarını dikkatle ayarlayarak, araştırmacılar önceki adımlarda kalan lityumun yaklaşık beşte birini geri kazanmayı başardı. Ancak ortaya çıkan katı büyük ölçüde sodyum ve potasyum tuzlarından oluşuyordu; lityum yalnızca küçük bir bileşen olduğundan ek arıtma gerekecekti. En umut verici yaklaşım ise daha modern bir numara kullandı: lityumun alüminyum ve diğer iyonlardan oluşan özel üretilmiş bir malzemenin katmanlarına kaymasını teşvik etmek — katmanlı çift hidroksit adı verilen bir yapı. Optimum koşullarda ve üç saatlik reaksiyon süresiyle bu yol kalan lityumun yaklaşık %43’ünü yakaladı, fakat elde edilen katıda hâlâ çok miktarda sıradan tuz ve bazı yan mineraller vardı.

Göllerden gelecek lityum için bunun anlamı

Genel olarak, önerilen işlem zinciri—temizleme, orta düzey buharlaştırma ve katmanlı malzemelerle reaksiyon—Urmia gibi çok magnezyum zengini bir gölün bile dünya çapında benzer tuzlu sularda bildirilen en iyi verimlere kıyaslanabilir oranlarda lityum verebileceğini gösteriyor. Ancak en başarılı yolun nihai geri kazanımı hâlâ endüstrinin istediğinin gerisinde; bunun başlıca nedeni lityumun yoğun tuz oluşumu sırasında ve uzun reaksiyon sürelerinde istenmeyen yan reaksiyonlarla kaybolması. Halk için çıkarılacak ders, zor tuz göllerinden bile görece basit kimya ile pil metallerinin elde edilebileceği, ancak evaporation sırasında lityum kayıplarını azaltacak ve reaksiyonları istenen lityumca zengin katılara daha temiz yönlendirecek iyileştirmelerin gerekli olduğu; böylece Urmia gibi göller küresel pil tedarik zincirine güvenilir ve ekonomik katkılar sağlayabilirler.

Atıf: 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

Anahtar kelimeler: lityum tuzlu su, Urmia Gölü, pil malzemeleri, tuz gölü çıkarımı, katmanlı çift hidroksit