바닷물에는 매우 다양한 물질이 들어 있습니다. 이 가운데는 리튬처럼 채취하기 어렵지만 매우 유용한 물질도 포함됩니다. 다만 농도가 너무 낮다 보니 경제적으로 채취가 어려워 잘 사용하지 않을 뿐이죠. 해수 담수화 장치에는 크게 두 가지 종류가 있는데, 증발식과 역삼투 방식입니다.
역삼투 방식은 강한 압력으로 물을 여과해 바닷물에 녹은 나트륨 및 다양한 이온을 걸러내고 마실 수 있는 물로 바꾸는 것입니다. 이 과정은 많은 에너지와 비용을 발생시키지만, 최근엔 필터 기술의 발전과 해수 담수화 플랜트의 대형화 추세 덕분에 여과 비용이 많이 내려간 상태입니다. 그래도 에너지 소비를 줄이고 여과 효율성을 높이기 위한 연구는 계속됩니다.
모나시대학교(Monash University), 연방과학산업연구기구(CSIRO), 그리고 오스틴 텍사스대학교(University of Texas at Austin) 연구팀은 역삼투압 방식의 담수화 시스템에서 리튬을 채취할 방법을 개발했습니다. 연구팀은 금속 유기 골격체 MOFs(metal-organic frameworks)에 주목했습니다.
MOFs는 마치 스폰지처럼 내부에 많은 구멍이 있는 금속-유기체 구조물로 1g에 불과한 MOFs도 축구장만 한 내부 표면적을 지닙니다. 따라서 효소 촉매 반응을 매우 효과적으로 이끌 수 있을 뿐 아니라 여과막이나 분자를 저장하는 용도 등 다양한 연구에서 사용합니다.
연구팀이 개발한 MOFs는 선택적 이온 투과성을 지녀 강한 압력 없이도 바닷물을 여과시켜 담수로 바꾸고 리튬 같은 유용한 물질을 내부에 가둬두는 것으로 나타났습니다. 이를 이용하면 필터를 재처리해서 리튬을 얻는 것입니다.
연구팀은 세일 가스를 채취할 때 얻는 물에서도 리튬을 채취할 것으로 기대합니다. 다만 이 방법을 실제로 사용하려면 경제성을 확보해야 합니다. 연구팀은 앞으로 상용화를 위해 연구를 지속할 예정입니다. 만약 가능해지면 급격히 늘어나는 리튬 수요를 충당할 수 있어 앞으로 결과가 주목됩니다.
원문: 고든의 블로그
