Учёные создали мембрану для экологичной переработки лития из старых батареек

Международная группа исследователей из России, Китая и Сингапура разработала принципиально новый способ извлечения лития из отработанных литий-ионных аккумуляторов. Основой технологии стала специальная мембрана, способная с высокой точностью отделять ионы лития от других металлов — с эффективностью до 98%. При этом процесс требует значительно меньше энергии по сравнению с традиционной добычей из руд или рассолов. Об этом сообщила пресс-служба Университета ИТМО, участвовавшего в проекте.

Точность вместо химической агрессии

Современные методы извлечения лития часто связаны с серьёзным воздействием на окружающую среду: выщелачивание из пород, испарение рассолов в пустынях, использование токсичных реагентов. Новая технология предлагает альтернативу: не добывать, а возвращать металл в производственный цикл.

Разработанная мембрана основана на комбинации максенов — двумерных наноматериалов, состоящих из атомов переходных металлов (в данном случае титана), углерода и дополнительных элементов, таких как кислород и фтор. Эти материалы обладают полуметаллическими свойствами и высокой проводимостью, что делает их идеальными для управления ионными потоками.

В сочетании с модифицированной формой природного полимера — гидроксипропил-целлюлозой — максены образуют гибридную плёнку, способную избирательно пропускать ионы лития, задерживая другие, особенно магний, который по размеру и заряду близок к литию и традиционно усложняет его разделение.

Как это работает?

Ключевая особенность технологии — возможность управлять селективностью мембраны за счёт внешнего воздействия. При подаче электрического тока или тепла происходит изменение структуры целлюлозного слоя: наноканалы в материале расширяются или сужаются, что позволяет «открывать» доступ только нужным ионам.

«Мы можем включать и выключать процесс почти как транзистор, — объясняет Иван Москаленко, доцент Научно-образовательного центра инфохимии ИТМО. — Это даёт высокую степень контроля и делает процесс чрезвычайно энергоэффективным по сравнению с методами, требующими высоких давлений или температур».

При тестировании на растворах, имитирующих состав переработанного электролита, мембрана извлекала 90% лития из солевых растворов и до 98% — из экстрактов, полученных из реальных батареек. Этот показатель сопоставим с эффективностью добычи из природных минералов, но без экологических издержек.

Замкнутый цикл для «зелёной» экономики

Литий — ключевой элемент энергоперехода: он используется в аккумуляторах электромобилей, станциях хранения энергии и электронике. Однако его добыча — от добычи в южноамериканских солончаках до открытых разработок — связана с огромным водопотреблением, загрязнением почв и разрушением экосистем.

Новая технология позволяет кардинально изменить подход: вместо постоянного истощения природных запасов — создать замкнутый цикл переработки, где каждый использованный аккумулятор становится источником сырья для нового.

«Это не просто переработка — это стратегия устойчивого развития, — подчёркивают участники проекта. — Чем больше электротранспорта и ВИЭ, тем выше спрос на литий. Если мы не научимся его возвращать, „зелёная“ энергетика сама станет источником экологических проблем».

От лаборатории к производству

Научная часть работы завершена, и сейчас технология переходит в промышленную фазу. Коллеги из Сингапура уже начали внедрение мембран на пилотном предприятии, где тестируется масштабируемость процесса и его экономическая эффективность. Если испытания пройдут успешно, подобные установки могут появиться на крупных предприятиях по утилизации электронных отходов и аккумуляторов.

Итог: шаг к технологическому суверенитету и экологии

Разработка российско-азиатского консорциума — не просто научный успех, а важный шаг к технологической независимости в сфере критически важных материалов. Эффективная, энергоёмкая и экологичная переработка лития снижает зависимость от импорта, минимизирует экологические риски и делает энергопереход по-настоящему устойчивым.

В будущем такие мембраны могут стать стандартом для переработки не только лития, но и других редких металлов — кобальта, никеля, марганца, открывая новую эру в управлении вторичными ресурсами.