Спрос на соли магния растет — их используют в медицине, строительстве и других отраслях. Сейчас большую часть магния получают из горных пород: сырье дробят и нагревают, а этот процесс требует значительных энергозатрат. Альтернативный источник — морская вода, где магний — второй по распространенности катион после натрия. Однако извлечь его непросто: в воде очень много ионов натрия, и отделить от них магний технологически сложно.
Раньше для добычи магния из морской воды применяли химические добавки, которые осаждали металл. Позднее пробовали электрохимические методы, но они зависели от дорогостоящих мембран. Теперь исследователи предложили иной подход: они создали электрохимическую систему с висмутовыми электродами, которая способна избирательно извлекать ионы магния без дополнительных химикатов.
В основе технологии — многослойная электрохимическая ячейка: тонкие висмутовые электродные пластины размещены между двумя каналами, разделенными мембраной. Через один канал пропускают морскую воду, через другой — раствор электролита, все это работает под действием электрического поля. Так удается собрать гидроксид магния, а затем, меняя полярность поля и растворы, перевести его в хлорид магния — удобную для применения форму.
Мы традиционно считали, что морскую воду нужно опреснять и беречь, но на самом деле это огромный резервуар ценных ресурсов
Испытания показали, что технология действительно эффективна: концентрация магния в образце увеличилась в восемь раз, а соотношение ионов магния и натрия достигло 20 к 1. Это говорит о высокой селективности метода по сравнению с существующими мембранными системами.
По расчетам команды, производство хлорида магния таким способом обойдется примерно в 107 долларов за тонну — это заметно ниже текущих рыночных цен. Правда, в эту цифру не включены последующие этапы, например сушка соли.
Авторы работы видят в своей разработке шаг к «голубой экономике». Если океан станет источником критически важных материалов, цепочки поставок станут устойчивее. Такая технология способна обеспечить внутреннее производство и сделать использование морских ресурсов более рациональным. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Energy Letters.
Ранее Наука Mail рассказывала, что новый подход поможет удовлетворить растущий спрос на литий.