يعمل مهندسون في جامعة كونيتيكت على تطوير طريقة أكثر استدامة لاستخراج معدن الليثيوم الرئيسي من مياه مالحة جيوحرارية محلية.

تقود المشروع الأستاذة المساعدة في هندسة الكيمياء والبيولوجيا الجزيئية Burcu Beykal، التي قالت: "يهدف بحثنا إلى استخدام طريقة الترسيب الكيميائي لتطوير أول التوأم الرقمي الشامل من البداية إلى النهاية لإنتاج الليثيوم بشكل مستدام على نطاق واسع من مياه مالحة جيوحرارية." وفقًا لدراسة في مجلة Resources, Conservation and Recycling، تشمل العملية تقنية استرجاع في الموقع يمكن أن تقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2) بنسبة تصل إلى 50%.

مع تزايد الطلب على الليثيوم كمكون رئيسي في بطاريات السيارات الكهربائية (EV) والإلكترونيات الاستهلاكية، أضافت Beykal: "بدون حلول مستدامة بيئيًا واقتصاديًا، سنصل قريبًا إلى نقطة حرجة حيث يفوق الطلب الإمدادات المتاحة من الليثيوم." يتم استخراج معظم موارد الليثيوم العالمية حاليًا من مناطق قليلة فقط، مما يثير مخاطر في سلسلة التوريد. يركز عمل الفريق على استغلال مياه مالحة جيوحرارية غنية بالمعادن في مناطق مثل Salton Sea في كاليفورنيا لتطوير بدائل محلية قابلة للتطبيق.

يتم ضخ هذه المحاليل الحرارية المالحة من تحت الأرض إلى السطح لتشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء. ستضيف طريقة الباحثين خطوة ثانية لاستخراج المعادن القيمة من نفس المياه.

وسّع الفريق نطاق عمله لمحاكاة سلسلة التوريد الأمريكية الكاملة. طور الطالب الخريج Hasan Nikkhah نماذج رياضية لتحديد المواقع المثلى لمرافق التعدين الجديدة وتصنيع البطاريات وإنتاج السيارات الكهربائية. يوضح Nikkhah: "طورنا نماذج رياضية لتصميم وتحسين سلسلة التوريد بهدف تقليل التكاليف الإجمالية وتقليل الاعتماد على الواردات، خاصة مع التكاليف العالية لنقل المكونات الثقيلة مثل البطاريات والسيارات الكهربائية."

استراتيجية الفريق هي إنشاء "التوأم الرقمي الشامل من البداية إلى النهاية"، أي نموذج رقمي لعملية الإنتاج على نطاق واسع. يدمج هذا النموذج تقييمات الاقتصاد التقني وتحليل دورة الحياة لتقييم جدوى الطريقة الجديدة اقتصاديًا وبيئيًا. يمكن لهذه الطريقة أن تحل محل العديد من الطرق الحالية لاستخراج الليثيوم من الصخور الصلبة والمياه المالحة، والتي غالبًا ما تكون مستهلكة للمياه والطاقة.