تمام برقی انقلاب اینجاست و همراه با آن تقاضای بی سابقه برای مواد حیاتی باتری. با ارزش تر از همه؟ لیتیوم، عنصر حیاتی در باتری‌های لیتیوم یونی که انرژی همه چیز را از تسلا گرفته تا آیفون شما تامین می‌کند.
مشکل این است که استخراج لیتیوم گران، زمان بر، کار فشرده است و تأثیر جدی بر محیط زیست دارد. این شامل حفاری سنگ غنی از لیتیوم از معادن، خرد کردن، برشته کردن آن، شستن آن با اسید و دوباره برشته کردن آن، باقی گذاشتن گودال‌های باز بزرگ پشت سر، یا با تبخیر آب نمک، گرفتن آب غنی از مواد معدنی در اعماق زیرزمین معروف به آب نمک است. پمپاژ آن به دریاچه های بزرگی که 24 تا 36 ماه زیر نور خورشید تبخیر می شوند. تمام فلزات دیگری که در کف دریاچه ها می نشینند – سدیم، پتاسیم، منیزیم – با قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مضر حذف می شوند تا فقط به لیتیوم دسترسی پیدا کنند.
آب نمک درون ستون‌های فلزی ریخته می‌شود که از نانو موزاییک استفاده می‌کنند تا ابتدا تمام نمک‌ها و مواد معدنی و سپس فقط لیتیوم را جذب کنند. اعتبار تصویر: لیتیوم مینروا
موجی از استارت‌آپ‌های به اصطلاح مستقیم استخراج لیتیوم دست خود را برای حل همه این مشکلات بالا می‌برند. از جمله مینروا لیتیوم، یک شاخه از دانشگاه کارولینای شمالی در گرینزبورو، که نانو موزاییک را تولید کرد، یک چارچوب پلیمری هماهنگ که کمی شبیه سنگریزه سیاه است و مواد حیاتی را تنها در سه روز از آب نمک استخراج می‌کند. به گفته شیبا داود، مدیرعامل و یکی از بنیانگذاران Minerva، تنها یک گرم از این ماده جاذب دارای سطحی برابر با سطح زمین فوتبال است، که باید به شما ایده دهد که چقدر برای استخراج یک زمین نیاز دارید. مقدار زیادی مواد معدنی
Minerva که در TechCrunch Disrupt 2022 Startup Battlefield شرکت می کند، می گوید که می تواند یک تن لیتیوم را تنها با استفاده از 30000 گالن آب استخراج کند و می تواند این کار را در سه روز انجام دهد. به گفته داوود، فرآوری آب نمک با تبخیر باید 500000 گالن آب را تبخیر کند تا همین مقدار لیتیوم تولید شود.
داوود گفت که فرآیند Minerva یک فرآیند دو مرحله‌ای است که شامل قرار دادن مواد نانو موزاییک در یک کیسه فیلتر سفید است که سپس در یک ستون فلزی قرار می‌گیرد که در عکس زیر نشان داده شده است.
داود به تک‌کرانچ گفت: «بدون استفاده از حوضچه‌ها یا تبخیر، آب به ستون اول جریان می‌یابد که تمام مواد معدنی دیگر مانند سدیم، پتاسیم، منیزیم را جذب می‌کند. سپس به ستون دوم می رود و فقط لیتیوم جذب می شود. سپس لیتیوم را از مواد استخراج می کنیم و آن را حرارت می دهیم تا کریستال های لیتیوم تولید شود.
در حالی که نانو موزائیک، یا «مواد جادویی» به قول داوود، محصول واقعی Minerva است. مدل کسب و کار این شرکت بر فروش لیتیوم به تولید کنندگان باتری، تولید کنندگان لیتیوم و شرکت های شیمیایی متکی است.
داود گفت: “ما با اپراتورهای آب نمک از صنعت لیتیوم یا شرکت های شیمیایی – به عنوان مثال، تولیدکنندگان برم که لیتیوم در آب خود دارند – همکاری خواهیم کرد تا از فناوری و منابع آب نمک آنها در یک مشارکت استراتژیک استفاده کنیم.”
به عبارت دیگر، مینروا نانو موزاییک را به اپراتورهای آب نمک یا تولیدکنندگان برم به صورت رایگان تا ارزان می فروشد و به آنها اجازه می دهد از منابع خود برای استخراج لیتیوم از آب نمک استفاده کنند. Minerva سپس لیتیوم خام را با قیمتی پایین بازخرید، پردازش کرده و با قیمتی در بازار که روزانه افزایش می‌یابد به سازندگان باتری می‌فروشد. بر اساس گزارش Benchmark Mineral Intelligence، میانگین وزنی قیمت جهانی کربنات لیتیوم در ماه سپتامبر 60442 دلار در هر تن بود. این رقم از 59928 دلار در ماه گذشته و 18353 دلار در سپتامبر گذشته افزایش یافته است. در سپتامبر 2020، این عدد 6086 دلار در هر تن بود.
داود می‌گوید که Minerva در حال حاضر شرکای بالقوه زیادی را برای مشارکت به دست آورده است. اکنون شرکت فقط باید پول بیشتری جمع کند تا به مرحله بعدی برسد. در Startup Battlefield، Minerva به دنبال بودجه 1 میلیون دلاری است که به استارتاپ کمک می کند تا به نمایش آزمایشی خود حرکت کند تا بتواند اعتبار شخص ثالث را به دست آورد. تا به امروز، این شرکت 500000 دلار از طریق یک سری کمک های مالی و مسابقات دولتی جمع آوری کرده است.
نمایش آزمایشی شامل توسعه یک “اسکید”، که یک واحد مدولار است، برای قرار دادن پنج واحد فیلتر است که حدود 171 گالن آب نمک در دقیقه را پردازش می کند تا در مجموع 11 تن لیتیوم در روز استخراج کند. با قیمت لیتیوم امروزی، این می تواند به معنای حدود 230 میلیون دلار درآمد در سال باشد.
از چپ به راست: کلوین آدرا (کارآموز)، همالی راتنایکه (هم بنیانگذار)، شیبا داوود (هم بنیانگذار، مدیر عامل) و زک آلن (کارآموز). اعتبار تصویر: لیتیوم مینروا
این پول همچنین به Minerva کمک می کند تا تکنسین های جدیدی را برای رسیدن به مرحله اعتبار سنجی استخدام کند. Minerva در حال حاضر تقریباً چهار کارمنداز جمله داوود و بنیانگذارش همالی راتنایکه.
داوود در حال گذراندن دکترای خود در دانشکده مشترک علوم و مهندسی نانو UNCG بود، جایی که راتناایکه استاد او بود. او در حال تحقیق روی یک ماده پلیمری مشابه با ماده ای بود که مینروا استفاده می کرد، زمانی که شروع به فکر کردن در مورد پتانسیل باتری ها برای تغییر جهان کرد.
داود گفت: “همه در مورد باتری ها صحبت می کنند، اما آیا واقعاً کسی در مورد مواد معدنی مورد نیاز باتری صحبت می کند؟” من تحقیق کردم و متوجه شدم که مواد حیاتی چیز بزرگ بعدی خواهند بود. مثل اینکه به معنای واقعی کلمه طلاست و لیتیوم یکی از آنهاست. ایالات متحده تنها حدود 1٪ از کل لیتیوم جهان را تامین می کند.
قبل از اینکه مینروا به طور رسمی تأسیس شود، داوود و راتنایکه در یک برنامه بنیاد ملی علوم (NSF) شرکت کردند که برای کمک به دانشگاه ها در برنامه های کارآفرینی طراحی شده بود. این دو نفر از منطقه ای به ملی رفتند، به سراسر ایالات متحده سفر کردند و با بیش از 200 مشتری بالقوه، از مدیران اجرایی گرفته تا اپراتورهای میدانی، مصاحبه کردند تا یاد بگیرند که چگونه در بازار محصول جا بیفتند.
داوود و راتناایکه پس از فارغ التحصیلی داوود در ژوئن 2020 شرکت را تأسیس کردند. آنها نام Minerva Lithium را برگزیدند زیرا لوگوی UNCG الهه رومی را نشان می دهد. تا سال 2021، مینروا از NSF کمک مالی دریافت کرده است. در ماه مارس و آوریل سال جاری، Minerva برنده بودجه اضافی از کارولینای شمالی شد که استارتاپ را به مرحله بعدی خود برد.
در حالی که Minerva لیتیوم را به عنوان جاذبه اصلی می بیند، این شرکت می بیند که از مواد نانو موزاییک خود برای اهداف مختلف دیگری استفاده می شود.
“در آینده، [Nano Mosaic] داود می‌گوید که می‌تواند مواد حیاتی دیگری مانند نیکل و کبالت را استخراج کند و حتی می‌توان از آن برای تصفیه آب استفاده کرد زیرا تمام نمک‌های محلول را از آب حذف می‌کند. شاید بتوان از آب برای مصارف آبیاری یا صنعتی استفاده کرد.» و همچنین در صورت رعایت استانداردها می توان از آن برای مصارف شرب استفاده کرد. بنابراین اینها برخی از راه‌های دیگری هستند که در آن مواد پتانسیل دارند.”