Phát hiện đột phá về khai thác mỏ lithium

0:00 / 0:00
0:00
(Ngày Nay) - Phần lớn trữ lượng lithium thế giới tồn tại trong các vùng nước mặn có thành phần hóa học khác biệt cơ bản so với các loại nước mặn tự nhiên khác như nước biển.
Phát hiện đột phá về khai thác mỏ lithium

Đây là kết luận từ một nghiên cứu được công bố ngày 23/5 trên tạp chí Science Advances. Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với công nghệ khai thác lithium cũng như việc đánh giá và quản lý nước thải.

Lithium là một khoáng sản cực kỳ quan trọng trong ngành năng lượng tái tạo. Khoảng 40% sản lượng lithium toàn cầu đến từ các chảo muối khổng lồ, được gọi là salar, ở dãy núi Andes trung tâm Nam Mỹ và cao nguyên Tây Tạng ở châu Á. Tại những vùng khô cằn, có độ cao lớn này, lithium tồn tại dưới các lớp muối bề mặt, hòa tan trong một loại nước cực kỳ mặn gọi là nước muối cô đặc (brine).

"Chúng tôi phát hiện ra rằng độ pH của nước muối khoáng ở những khu vực này gần như hoàn toàn do boron quyết định, không giống như nước biển và các loại nước mặn thông thường khác. Đây là một bức tranh địa hóa hoàn toàn khác biệt, giống như nghiên cứu một hành tinh ngoài Trái Đất vậy", Avner Vengosh, giáo sư về chất lượng môi trường và Trưởng Khoa Khoa học Trái Đất và Khí hậu tại Trường Môi trường Nicholas thuộc Đại học Duke, người giám sát nghiên cứu, cho biết.

Độ pH của một dung dịch là thước đo tính axit hoặc kiềm của nó. Trong hầu hết các vùng nước tự nhiên, các phản ứng hóa học liên quan đến một phân tử gọi là cacbonat chủ yếu chi phối khả năng kiểm soát sự thay đổi độ pH của dung dịch - một thước đo được gọi là độ kiềm. Nhưng nhóm nghiên cứu của Duke đã khám phá ra một kịch bản hoàn toàn khác tại Salar de Uyuni, một chảo muối khổng lồ nằm trên cao nguyên Bolivia, nơi có trữ lượng nước muối khoáng lithium lớn nhất thế giới được biết đến.

Các nhà nghiên cứu đã phân tích độ pH và thành phần hóa học của nước muối khoáng và các loại muối liên quan đến một hoạt động khai thác thử nghiệm tại Salar de Uyuni. Khai thác lithium từ các chảo muối theo phương pháp truyền thống bao gồm việc bơm nước muối tự nhiên từ dưới lòng đất lên một loạt các ao cạn trên mặt đất. Nước sẽ bay hơi dần qua các ao, để lại nước muối ngày càng cô đặc chứa lithium và boron, cùng với các loại muối không mong muốn. Cuối cùng, lithium được chiết xuất tại một cơ sở xử lý.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng độ pH trong các mẫu nước muối tự nhiên từ salar dao động quanh mức trung tính. Ngược lại, các mẫu nước muối từ các ao bay hơi lại có tính axit cao. Mô hình máy tính cho thấy nồng độ boron cao là yếu tố chính quyết định độ pH trong cả hai trường hợp.

Cụ thể, nước muối tự nhiên chứa hàm lượng boron cao ở nhiều dạng khác nhau - bao gồm phân tử axit boric và các hợp chất gọi là borat - mà sự phân bố tương đối của chúng kiểm soát độ pH. Sự bay hơi trong các ao làm tăng nồng độ boron tổng thể và kích hoạt sự phân hủy axit boric, tạo ra các ion hydro làm giảm độ pH.

"Thông qua một chuỗi các phản ứng địa hóa, độ kiềm cacbonat bị suy giảm trong nước muối từ Salar de Uyuni, trong khi độ kiềm boron trở nên chiếm ưu thế," tác giả chính Gordon Williams, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Vengosh, cho biết.

"Việc tích hợp phân tích hóa học với mô hình địa hóa đã giúp chúng tôi định lượng các cấu trúc phân tử khác nhau của boron góp phần vào độ kiềm trong các loại nước muối lithium này," Paz Nativ, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Vengosh, bổ sung.

Để củng cố phát hiện của mình, nhóm đã thu thập dữ liệu từ hơn 300 mẫu phân tích nước muối giàu lithium từ nhiều chảo muối khác nhau, bao gồm ở Chile, Argentina và Bolivia - khu vực được gọi chung là Tam giác Lithium - và cao nguyên Tây Tạng. Mô hình hóa cho thấy boron cũng có ảnh hưởng lớn nhất đến độ kiềm, và do đó là độ pH, ở hầu hết các loại nước muối này.

"Ngoài dữ liệu mới mà chúng tôi tạo ra, chúng tôi đã biên soạn một cơ sở dữ liệu địa hóa về nước muối lithium từ khắp nơi trên thế giới và liên tục phát hiện ra rằng boron thường là thành phần chủ yếu trong độ kiềm của nước muối và kiểm soát độ pH của nước muối, củng cố kết quả từ Salar de Uyuni ở Bolivia", Williams giải thích.

Theo các nhà nghiên cứu, đây là công trình đầu tiên chứng minh vai trò của boron trong việc kiểm soát những thay đổi hóa học xảy ra trong quá trình bay hơi nước muối lithium ở các chảo muối. Họ cho biết thêm, những phát hiện này có thể cung cấp thông tin cho các công nghệ khai thác lithium trong tương lai khi các nhà vận hành tìm cách chiết xuất lithium hiệu quả hơn và quản lý nước thải một cách an toàn.

Biến đổi khí hậu và nguy cơ gia tăng các bệnh dịch do muỗi
Biến đổi khí hậu và nguy cơ gia tăng các bệnh dịch do muỗi
(Ngày Nay) - Biến đổi khí hậu đang làm gia tăng nhiệt độ toàn cầu và thay đổi chu kỳ lượng mưa, tạo điều kiện thuận lợi cho các loài muỗi Anopheles (truyền bệnh sốt rét) và Aedes (truyền bệnh sốt xuất huyết) sinh sôi, mở rộng địa bàn hoạt động. Đây là cảnh báo vừa được các nhà khoa học thuộc Đại học Monash (Australia) công bố trên tạp chí Science Advances, với lời kêu gọi cộng đồng quốc tế cần khẩn cấp phối hợp ứng phó với gánh nặng dịch bệnh đang gia tăng.
Triều Tiên tuyên bố thử tên lửa siêu vượt âm
Triều Tiên tuyên bố thử tên lửa siêu vượt âm
(Ngày Nay) - Ngày 4/10, Hãng thông tấn Trung ương Triều Tiên (KCNA) đưa tin nước này đã tiến hành cuộc huấn luyện phóng tên lửa đạn đạo chiến lược tầm trung có khả năng cơ động quỹ đạo và ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), nhằm nâng cao khả năng tác chiến của lực lượng tên lửa.
Khi "thành trì" băng tuyết Argentina tan chảy với tốc độ kỷ lục
Khi "thành trì" băng tuyết Argentina tan chảy với tốc độ kỷ lục
(Ngày Nay) - Từng được xem là một trong những sông băng ổn định hiếm hoi trên thế giới, Perito Moreno, một trong những thắng cảnh nổi tiếng nhất của Argentina và là biểu tượng của vùng băng tuyết Patagonia, đang tan chảy và thu hẹp với tốc độ chưa từng thấy trong lịch sử.
Google thử nghiệm chip AI trong không gian
Google thử nghiệm chip AI trong không gian
(Ngày Nay) - Ngày 2/10, công ty Google thuộc Tập đoàn Alphabet đã phóng vệ tinh mẫu thử nghiệm lên quỹ đạo nhằm đánh giá khả năng hoạt động của chip TPU trong môi trường khắc nghiệt của không gian.
Đường sắt tốc độ cao Hà Nội – Quảng Ninh và Bến Thành – Cần Giờ đồng loạt thi công những phiến dầm đầu tiên
Đường sắt tốc độ cao Hà Nội – Quảng Ninh và Bến Thành – Cần Giờ đồng loạt thi công những phiến dầm đầu tiên
(Ngày Nay) - Ngày 1/10/2026, Công ty CPĐT &PT Đường sắt Cao tốc VinSpeed - chủ đầu tư hai tuyến đường sắt tốc độ cao đầu tiên tại Việt Nam và Công ty CPĐT&XD SGC - đơn vị thi công đã chính thức triển khai đúc những phiến dầm đầu tiên cho hai tuyến đường sắt tốc độ cao Hà Nội - Quảng Ninh và Bến Thành - Cần Giờ. Đây là cột mốc đặc biệt, đánh dấu khả năng làm chủ công nghệ và thời điểm thi công bước vào giai đoạn tăng tốc nhằm đưa hai tuyến đi vào vận hành sớm ngay trong năm 2029.
OpenAI phát hiện thêm vụ xâm nhập hệ thống Chính phủ Australia
OpenAI phát hiện thêm vụ xâm nhập hệ thống Chính phủ Australia
(Ngày Nay) - Công ty công nghệ OpenAI của Mỹ vừa thông báo phát hiện thêm một vụ xâm nhập trái phép vào hệ thống của một cơ quan chính phủ tại Australia, đánh dấu lỗ hổng an ninh mạng nghiêm trọng thứ hai được xác nhận chỉ trong vòng vài tuần qua.
Nghệ thuật năm châu hội tụ tại Hoàng thành Thăng Long
Nghệ thuật năm châu hội tụ tại Hoàng thành Thăng Long
(Ngày Nay) - Trong không gian di sản Hoàng thành Thăng Long, tối 2/10 những làn điệu cải lương, chèo, dân ca cùng âm nhạc đến từ nhiều quốc gia đã tạo nên một bức tranh nghệ thuật đa sắc màu. Qua chuỗi chương trình “Hòa nhạc Năm Châu”, nghệ thuật hiện diện gần gũi với cộng đồng, để người dân và du khách trực tiếp thưởng thức, giao lưu và cảm nhận những giá trị văn hóa của Việt Nam và thế giới.