새로운 리튬 추출법

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Science Monitor

 

 

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바닷물에서 비싼 ‘리튬’ 캔다 – Sciencetimes

과학자들은 지구상을 덮고 있는 바닷물 속에 적어도 1800억 톤의 리튬이 포함돼 있다고 보고 있다. 리튬을 걸러낼 필터와 막(membranes)을 개발할 경우 무한대에 가까운 리튬을 추출할 수 있다고 보고 바닷물에서 리튬을 걸러낼 수 있는 장치를 개발하고 있다.

 

15일 ‘사이언스’ 지에 따르면 스탠퍼드대 물리학부 연구팀이 효율이 뛰어난 리튬 추출 장치를 개발해 지금 리튬을 채굴하고 있다고 전했다.

물리학부 연구진은 리튬 채굴을 위해 리튬이온 전지 전극을 사용하고 있다. 바닷물을 증발시킨 후 리튬을 걸러내는 것이 아니라, 바닷물 그대로의 액체 상태에서 리튬 이온 전극을 이용해 리튬을 추출하는 방식이다.

스탠퍼드대 물리학부 츄이 이(Cui Yi) 연구원은 “새로 개발한 장치가 다양한 물질들이 겹쳐진 샌드위치 모양을 하고 있다.”고 말했다. 츄이 이 연구원은 “이 장치를 바닷물에 투입할 경우 음전극에서 리튬을 끌어들여 바닷물 속에 있는 리튬을 대량 축적할 수 있다.”는 것.

논문은 지난주 ‘셀(Cell Press)’ 지에서 발간하는 국제학술지 ‘줄(Joule)’에 게재됐다. 논문 제목은 ‘Lithium Extraction from Seawater through Pulsed Electrochemical Intercalation’이다.

 

“바다에서 리튬 무한정 채굴 가능해”

이 장치를 개발하는데 문제가 없었던 것은 아니다.

바닷물 속에 다량 포함돼 있는 나트륨(Natrium)이 리튬과 함께 걸러졌다. 연구진은 나트륨을 제거하기 위해 전극 구성물에 변화를 주었다.

이산화티타늄(Titanium Dioxide)으로 제작한 얇은 막을 추가했는데 리튬보다 알갱이가 큰 나트륨의 접근을 차단하면서 리튬 추출을 지속할 수 있었다. 츄이 이 연구원은 “전압을 조절하면서 나트륨 속에 들어 있는 리튬을 선별할 수 있었다.”고 말했다.

스탠퍼드대에서 개발한 리튬 추출(Lithium Extraction) 장치가 주목을 받고 있는 것은 이전에 개발한 추출 장치보다 효율이 높은 데다 비용이 적게 들기 때문이다.

이전에 포스닥 신분으로 스탠퍼드대 연구에 참여한 바 있는 시카고 대학 물리학부 총 류(Chong Liu) 연구원은 “이번에 개발한 장치가 이전의 것보다 2배 이상 높은 효율을 보이고 있다.”고 말했다.

 

리튬은 민감한 반응력(reactive power) 때문에 자연 속에서 발견하기가 매우 힘들다.

특히 지각의 리튬 함유량은 0.006%에 불과하다. 아연, 구리, 텅스텐보다는 조금 적으며, 코발트, 주석, 납보다는 조금 더 많은 수준이다.

최근 리튬을 공급하고 있는 곳은 소금 바다인 염호(鹽湖)다. 볼리비아, 칠레, 아르헨티나, 미국, 호주, 짐바브웨, 중국 등의 염호에 다량의 리튬이 포함돼 있어 그동안 주요 리튬 공급처로 활용돼 왔다.

그러나 최근 전자 산업, 전기 자동차 등의 부상으로 리튬 공급량이 부족해지자 한국 등 염호가 없는 나라에서는 바닷물에서 리튬을 채취하는 기술을 개발하고 있는 중이다. 바닷물에서 무한대에 가까운 리튬을 생산할 수 있는 날이 다가오고 있다.