维度网讯，美国能源部下属的太平洋西北国家实验室（PNNL）正在开发从海水中提取关键矿物的技术，研究显示仅0.1%的海水就含有足够满足人类未来5万年或更长时间需求的镁、锂等资源。
海洋中富含锂、镁、锰、钴和稀土元素，这些材料广泛应用于电子产品和清洁能源技术。该研究由美国能源部水能和水动力办公室支持，PNNL团队致力于开发直接提取方法。化学海洋学家杰西卡·克罗斯（Jessica Cross）指出，如果能完全提取，仅0.1%的海水中的镁和锂就能满足人类数万年的需求。
矿物在海水中的极低浓度是主要工程障碍。化学家钦马耶·苏班（Chinmayee Subban）解释，镁相对丰富，但锂和镍等材料含量低得多。以一个标准奥林匹克游泳池为例，约230万升海水含有约2980公斤镁，却只有0.42公斤锂和约0.00095公斤镍。处理大量水体以回收少量元素需要特殊技术，但海水在全球范围内化学组分相对标准化，有利于技术推广。
为应对这一挑战，PNNL团队开发了一种并流反应器，使海水与氢氧化钠持续接触。在液体相遇点可形成并收集高纯度氢氧化镁。该过程省去部分化学加工步骤，产物是工业广泛使用的材料，美国目前大量进口。该系统为模块化设计，可与现有海水淡化厂并行运行。一项针对加利福尼亚州卡尔斯巴德（Carlsbad）工厂的分析表明，如果回收所有材料，组合设施每天可生产52.4万公斤氢氧化镁（约116万磅），相当于美国当前日消费量的三倍多。
研究人员还在探索副产品的利用。去除镁后，浓盐水可通过双极膜电渗析（BPMED）处理生成后续步骤所需的化学酸和碱。实验室测试显示，该过程衍生的酸从橄榄石中浸出镍的效率比常规酸高37%。其他副产品可用于海洋养殖，PNNL塞奎姆（Sequim）海洋研究实验室的植物学家研究员斯科特·埃德蒙森（Scott Edmundson）称，一些临界矿物在藻类中的浓度可达周围水中的一百万倍。此前研究还表明，BPMED产生的微酸性海水可加速藻类生长。未来的系统可以将矿物回收与化学品、燃料、肥料和生物质的生产相结合。该技术仍面临工程和成本障碍，但有助于建立更可持续的国内关键矿物供应。
