Tim peneliti yang dipimpin MIT menunjukkan cara baru mengambil lithium dari spodumene tanpa perlu pemanasan ekstrem. Proses ini juga tidak berhenti pada lithium, karena alumina dan silika yang biasanya dianggap limbah justru ikut dipulihkan sebagai produk bernilai.
Pendekatan tersebut menantang cara lama yang selama ini dipakai untuk mengolah hard rock lithium. Selama ini, spodumene biasanya dipanaskan hingga lebih dari 1.000 derajat Celsius sebelum masuk ke tahap asam dan bahan kimia lain, sehingga prosesnya boros energi dan menghasilkan banyak limbah padat.
Proses bersuhu rendah yang membalik alur lama
Dalam makalah di Science, tim MIT menjelaskan proses tertutup yang bekerja terutama di bawah 100 derajat Celsius. Di laboratorium, konsentrat spodumene direaksikan dengan larutan ammonium bifluoride pada suhu 60 hingga 80 derajat Celsius dan lithium berhasil diekstrak sepenuhnya.
Yang menarik, proses ini tidak memulai dari pelarutan bagian mineral yang paling reaktif. Tim justru memakai campuran air dan ammonium fluoride untuk melarutkan matriks berbasis silika dari spodumene terlebih dahulu, sehingga struktur material terbuka untuk tahap berikutnya.
Ide tersebut muncul dari pengamatan yang tidak biasa. Yet-Ming Chiang, ilmuwan material MIT, melihat kemiripan antara spodumene yang kaya silika dan bahan etsa kaca berbasis ammonium fluoride.
Bukan sekadar lithium, tapi aliran produk baru
Setelah lithium terambil, proses ini tetap menjaga nilai material lain yang ikut keluar. Lithium diproses lebih lanjut menjadi lithium fluoride, lalu diubah lagi menjadi lithium hydroxide dan lithium carbonate yang digunakan luas dalam manufaktur baterai.
Lithium carbonate yang dihasilkan mencapai kemurnian 99 ± 0,6 persen. Angka itu memenuhi syarat battery-grade yang dicantumkan dalam makalah.
Aluminium juga tidak dibuang begitu saja. Tim memulihkan alumina dengan kemurnian 98,6 persen, sementara silika diarahkan ke industri semen sebagai bahan tambahan.
Silika yang tak lagi jadi limbah
Silika hasil proses ini menunjukkan performa yang kuat dalam pengujian material. Menurut makalah, reaktivitas pozzolaniknya hampir dua kali lipat dibandingkan reference silica fumes.
Mortar yang dibuat dari silika itu juga melampaui kekuatan tekan ordinary Portland cement sebesar 161 persen. Hasil tersebut jauh di atas syarat ASTM sebesar 105 persen.
Desain prosesnya dibuat sirkular. Bahan awal ammonium fluoride dan air dapat dipulihkan untuk dipakai kembali, sedangkan amonia yang terbentuk membantu mengendapkan silika agar bisa dipisahkan.
Biaya dan energi ikut turun
Analisis techno-economic untuk pabrik penuh menunjukkan potensi yang menarik. Dengan kapasitas 30.000 ton per tahun lithium carbonate equivalent, output itu setara kebutuhan sekitar 600.000 kendaraan listrik.
Biaya produksi total diproyeksikan sebesar $5.160 per ton lithium carbonate equivalent. Angka ini lebih rendah dibandingkan $8.890 per ton pada rute roasting asam sulfat yang saat ini digunakan.
Konsumsi energinya juga jauh lebih rendah. Proses konvensional hard rock memerlukan 254 gigajoule per ton lithium carbonate equivalent, sedangkan proses baru ini hanya 57 gigajoule.
Jika nilai alumina dan silika coproduct dihitung penuh, biaya bersihnya bahkan bisa turun ke $3.900 per ton. Itu membuat pendekatan baru ini tidak hanya lebih hemat energi, tetapi juga lebih menarik dari sisi ekonomi.
Masih perlu diuji di skala lebih besar
Tim MIT menguji 17 feedstock spodumene yang berbeda, termasuk konsentrat berkadar rendah, bijih, dan tailings. Hasilnya tetap menunjukkan lebih dari 95 persen ekstraksi lithium.
Meski begitu, tantangan komersialisasi belum selesai. Makalah itu mencatat bahwa feedstock komersial nyata sering mengandung lebih banyak pengotor, sehingga bisa membutuhkan reagen tambahan atau langkah pembersihan ekstra.
Untuk melangkah ke tahap berikutnya, para peneliti bersama MIT Technology Licensing Office membentuk perusahaan Rock Zero yang kini berbasis di The Engine. Jika proses ini berhasil diperbesar, cadangan hard-rock di Amerika Serikat, Australia, Eropa, dan wilayah lain bisa menjadi jauh lebih menarik untuk diolah.