Top.Mail.Ru
Природа

Как древний металл Вселенной стал незаменимым элементом наших гаджетов

Слушать аудиоверсию 04:43
Литий заряжает смартфон
Владимир Школьников

Автор

Владимир Школьников

Опубликовано

4 сентября 2024

Опубликовано

04 сентября 2024

Почти 14 миллиардов лет назад, через секунду после Большого взрыва образовались первые элементарные частицы. Сталкиваясь в течение нескольких минут, они породили ядра первых химических элементов: двух газов (водорода и гелия) и одного металла — лития. Последующие 100 миллионов лет литий был единственным металлом в огромном темном космосе, прежде чем зажглись первые звезды, чтобы выковать остальную материю. Почему его запасов на Земле так мало, чем он полезен нашим гаджетам и как еще его можно добыть?

«Рассеянный» литий

Литий — третий по простоте химический элемент периодической таблицы Менделеева. Простота в ней обычно ассоциируется с изобилием, ведь почти 99% массы Вселенной составляют два самых легких элемента — те самые водород и гелий. Литий же встречается не так часто. В земной коре его содержится 20 частей на миллион, то есть этот металл более редкий, чем титан, никель или кобальт.

Литий, гелий и водород летят по молодой Вселенной

Конечно, лития на Земле в тысячи раз больше, чем золота или платины, но найти его не менее сложно. В отличие от этих драгоценных металлов, он не встречается в концентрированном виде, его атомы «рассеяны» по планете. Причина в том, что литий — металл щелочной, а значит, очень активный. Он легко вступает в химические реакции. Если опустить кусочек лития в воду, он будет себя вести, как таблетка-шипучка: пузыриться и таять на глазах.

Похожие процессы происходили и в природе. Поэтому, в отличие от золота, меди или железа, литий не образует самородков. Вместо этого он чаще всего растворен в воде или некоторых минералах.

«Энергичный» литий

Сегодня литий незаменим во многих высокотехнологичных отраслях: он делает авиационные сплавы пластичными и легкими, его соединения применяются при сварке алюминиевых деталей, в производстве небьющихся стекол и оптических линз с особыми свойствами.

В энергетике литий используют в ядерных реакторах как высокоэффективный теплоноситель. Превращение лития в гелий стало первой лабораторной демонстрацией термоядерного синтеза в истории человечества — реакцию провел австралийский физик, первооткрыватель трития Марк Олифант в 1932 году.

Литий тренируется на спортивной площадке

Сейчас больше половины добываемого лития идет на производство литий-ионных батарей — самых популярных аккумуляторов для электромобилей, смартфонов и прочих гаджетов. Благодаря низкой плотности и способности высвобождать много электронов при окислении этот металл отлично подходит для катодов батарей, что делает их легкими, мощными и компактными.

Добываемый литий

Литий добывают из соленых озер и подземных вод или из минеральной руды. Этот металл содержится в более чем ста различных минералах, но только пять из них активно добывают для его извлечения. Самые распространенные — сподумен и лепидолит. Месторождения полезных ископаемых часто богаче литием, чем жидкие рассолы озер, но добывать металл из руды сложнее.

Большую часть лития добывают из подземных вод, расположенных под солончаками в Южной Америке. Солончаки — это почва с большим содержанием легкорастворимых минеральных солей. Рассол выкачивают из-под земли и распределяют по огромным бассейнам. В них рассол держат в течение нескольких месяцев или даже лет, пока большая часть воды не испарится. Как только рассол достигает высокой концентрации, его перекачивают в специальную установку для извлечения лития.

Литий поднимается по скважине на лифте вместе с нефтью

Так как спрос на литий растет, ученые ищут альтернативные источники и способы его получения. Например, подземные воды — постоянный спутник углеводородов: их содержит флюид, который поднимают с глубины через нефтедобывающие скважины. После очистки нефти от примесей остается жидкость, богатая различными минералами, включая литий. Есть технологии по извлечению лития из таких вод заодно с добычей и подготовкой нефти к переработке. Их внедрение может превратить нефтяные скважины в бюджетный лифт, который поднимет литий из глубин на поверхность.

Мировой океан содержит миллиарды тонн этого металла. Он растворен в воде настолько, что при современных технологиях добыча не окупится. Тем не менее, уже существуют фильтры, способные «забрать» литий из морской воды.

320
Haha
Haha
120
159
Love
Love
123
207
158
Читать также
Солнечная электростанция

В Китае показали рекордно мощную солнечную панель

2 мин. чтения
Медная пена

Из «медной пены» и серы создали катализатор для экономичного производства водорода

1 мин. чтения
Вид на Омский нефтеперерабатывающий завод с высоты

Углеродные наноматериалы и «дружные» металлы: из чего построят энергетику будущего

5 мин. чтения
Ткань, генерирующая электричество из тепла и света

В Петербурге создали ткань, генерирующую электричество из тепла и света

2 мин. чтения
Градирни атомной электростанции

Россия построит в Узбекистане первую в мире экспортную малую АЭС

1 мин. чтения
Атомная электростанция

Построить в Казахстане единственную АЭС помогут российские атомщики

2 мин. чтения
Цифровой склад с роботами

К 2030 году в России появится 30 цифровых автоматизированных складов

1 мин. чтения
Сотрудники месторождения «Газпром нефти»

В Югре развернут промышленную добычу йода из вод нефтяных месторождений

1 мин. чтения
Скоростной поезд

Российские сверхскоростные поезда снабдят первым в мире универсальным электроприводом

2 мин. чтения
Гидроэлектростанция

В Бурятии построят сеть малых ГЭС для «подпитки» промышленности и дата-центров

1 мин. чтения
X 1