Pesquisador desenvolve tecnologia para fornecer energia e água mais limpas | Virginia Tech News #ÚltimasNotícias

À medida que o mundo faz a transição para fontes de energia mais limpas, a necessidade de metais e minerais críticos relevantes para a energia aumentou dramaticamente. Impulsionados pelo aumento de veículos elétricos e outras tecnologias verdes, esses materiais essenciais estão em alta demanda em todo o mundo.

Metais, como lítio, não podem ser cultivados. Eles devem ser minerados ou reciclados, o que torna isso uma prioridade para pesquisadores na indústria de mineração. Os métodos tradicionais de mineração de lítio são caros e podem ser prejudiciais ao meio ambiente, mas pesquisadores da Virginia Tech encontraram uma maneira de minimizar esse impacto ambiental. Eles otimizarão e ampliarão esse método com uma bolsa pendente do Departamento de Energia no valor de mais de US$ 1,8 milhão, incluindo US$ 1,5 milhão em ações federais.

Wencai Zhang, professor associado do Departamento de Engenharia de Mineração e Minerais, está liderando este projeto para recuperar metais de alta demanda, como lítio e elementos de terras raras, da água produzida do Marcellus Shale na Bacia dos Apalaches. A água produzida é água natural que sai do solo durante a produção de gás natural e pode conter poluentes como lítio, juntamente com cloreto de sódio, cálcio e magnésio que causam níveis extremamente altos de salinidade. Os pesquisadores visam reduzir os níveis de salinidade e remover poluentes enquanto extraem lítio para outras aplicações de fabricação.

“Metais e minerais de alta demanda, como lítio, desempenham um papel essencial na produção de veículos elétricos e estão presentes em praticamente todas as baterias do mundo”, disse Zhang. “Nosso objetivo é contribuir para a cadeia de suprimentos desses materiais críticos e, ao mesmo tempo, causar um impacto ambiental positivo. Nosso objetivo específico é reduzir as consequências ambientais que podem ser associadas à água produzida.”

A nova abordagem

Embora vários estudos tenham sido realizados sobre a recuperação de lítio a partir de água produzida, ainda não foi desenvolvido um processo completo que possa produzir lítio para baterias.

Entra Zhang e sua equipe, que desenvolveram um novo processo para atingir usos benéficos da água produzida, incluindo recuperação de minerais valiosos e fixação de carbono. O projeto envolve cinco fases principais para tratar a água produzida e coletar esses minerais de alta demanda.

Fase um: Tratamento de água produzida

Zhang e sua equipe começarão tratando a água produzida no Marcellus Shale, na Bacia dos Apalaches, com o objetivo de remover quaisquer partículas sólidas, mantendo ao mesmo tempo a perda mínima de minerais valiosos.

Fase dois: Recuperação de elementos de terras raras e metais críticos

Para recuperar esses minerais de alta demanda, Zhang desenvolveu tecnologias patenteadas e com patente pendente para recuperar minerais críticos da água produzida. A concentração dos minerais na água produzida é muito baixa para recuperação eficiente, então o método de Zhang, conhecido como precipitação em estágios, concentra elementos críticos da solução para que eles possam ser extraídos eficientemente e refinados posteriormente.

Fase três: Recuperação direta de lítio

O método convencional de extração de lítio da terra é caro e requer uma quantidade significativa de energia. Os pesquisadores combinarão um sistema de troca iônica especialmente projetado, que é usado na separação de substâncias e é especificamente seletivo para lítio, e um processo de extração de solvente de múltiplos estágios que foi significativamente modificado para se adequar ao tratamento de água produzida. O novo método de Zhang e sua equipe para extração direta de lítio é econômico e menos intensivo em energia.

Fase quatro: Mineralização de carbono

A água produzida contém metais alcalino-terrosos, como cálcio e magnésio, que contribuem para a dureza da água, ou quão utilizável ela é. Zhang e sua equipe usarão mineralização de carbono para remover esses metais adicionando gás dióxido de carbono a uma solução que contém metais alcalino-terrosos, o que então permite que compostos de carbonato, como carbonato de cálcio, se formem e se depositem na solução. Ao transformar dióxido de carbono e minerais em partículas sólidas, eles podem então ser filtrados para fora da água.

Fase cinco: Tratamento fitomicrobiano

Na fase final do projeto, Zhang e sua equipe reduzirão os níveis de salinidade e removerão poluentes da água produzida usando tratamento fitomicrobiano, que envolve o emprego de plantas e seus respectivos micróbios para limpar contaminantes na água produzida. Eles selecionarão intencionalmente certas plantas com excelentes características de purificação que normalmente não cresceriam no local da água produzida. Essas plantas e micróbios serão adaptados para a remoção de todos os contaminantes, resultando em água mais limpa.