El liti (Li), juntament amb el cobalt (Co) i el níquel (Ni), és un element clau en les bateries recarregables dels vehicles elèctrics i resulta fonamental per a la transició energètica global. Es preveu que el consum anual mundial de Li augmenti de forma exponencial fins a assolir els 5,11 milions de tones el 2050, impulsat en part pel Pacte Verd de la UE, que estableix el canvi complet cap a l’electromobilitat per al 2035.
Tanmateix, els mètodes actuals d’obtenció comporten greus costos: l’extracció de Li a partir de roca causa danys ambientals irreversibles i la destrucció d’ecosistemes sencers, mentre que el seu processament a partir de salmorres en llacs salats consumeix ingents quantitats d’aigua. A Xile, per exemple, la mineria del liti ja ha esgotat subministraments hídrics vitals. Per la seva banda, el cobalt —una altra matèria primera crítica (CRM, per les seves sigles en anglès)— s’importa principalment de la República Democràtica del Congo, un mercat marcat per l’explotació infantil, i la seva taxa de reciclatge al final de la vida útil a la UE és de tot just el 22%. El níquel, tot i que no està catalogat com a crític, procedeix sovint de regions políticament inestables; de fet, el conflicte a Ucraïna va disparar el seu preu el març de 2022, evidenciant la nostra vulnerabilitat exterior. Més enllà d’aquests elements, el Banc Mundial estima que es necessitaran més de 3.000 milions de tones de minerals i metalls (com Cu, Zn o Pb) per desplegar l’energia eòlica, solar i geotèrmica necessària per contenir l’escalfament global per sota dels 2 °C.
Davant d’aquest panorama, el projecte ELECTROmonoLITH, finançat pel Consell Europeu de Recerca (ERC Consolidator Grant), se centra en l’intercanvi iònic per commutació electroquímica (ESIX – Electrochemically Switched Ion Exchange). El mètode ESIX ha sorgit com una via tècnicament viable i significativament més sostenible per recuperar metalls a partir de matrius complexes, ja que permet reutilitzar materials, es pot integrar amb panells fotovoltaics, minimitza o anul·la l’ús de reactius químics externs i no genera contaminació secundària. A més, ofereix una selectivitat excepcional en combinar l’electricitat com a força impulsora amb la inserció dels ions en llocs actius que són complementaris al metall, tant en topografia com en funcionalitat química.
No obstant això, assolir la concentració i puresa necessàries per a l’explotació industrial del concentrat metàl·lic és difícil utilitzant els elèctrodes existents, derivats principalment del camp de les bateries. Per això, ELECTROmonoLITH desenvoluparà elèctrodes monolítics impresos en 3D, dissenyats específicament per aconseguir una separació eficient i altament selectiva de liti, cobalt, níquel, platí, pal·ladi i altres metalls crítics o tòxics. L’objectiu final és aplicar la tecnologia ESIX per extreure de forma més energèticament eficient aquests metalls a partir de fonts secundàries i fluxos de residus, com ara lixiviats de deixalles electròniques o aigües residuals industrials i del reciclatge de bateries.
