Litio, canali nanometrici ispirati alle cellule per separarlo dagli altri ioni

Un gruppo di ricercatori dell’Università del Texas ad Austin ha sviluppato canali artificiali su scala nanometrica capaci di separare il litio da altri ioni presenti insieme a esso. La soluzione riproduce il principio delle porte naturali attraverso le quali ioni e molecole entrano ed escono dalle cellule viventi.

I canali sono minuscoli pori inseriti all’interno di membrane: lasciano passare il litio limitando il transito di sostanze concorrenti. Nelle prove descritte dai ricercatori sono risultati da due a cinque volte più selettivi rispetto ad altri trasportatori di litio sviluppati recentemente.

Come viene selezionato il litio

Il litio può trovarsi nelle salamoie sotterranee, nelle rocce dure e nelle batterie da riciclare, mescolato con sostanze disciolte quali sodio, potassio, magnesio e calcio. La sua separazione è complessa perché gli attuali metodi, secondo quanto riportato nella ricerca, richiedono tempo ed energia e possono produrre residui nocivi.

Il nuovo approccio sfrutta le interazioni tra gli ioni e specifici gruppi chimici collocati all’ingresso del canale. Anche la struttura confinata del poro contribuisce al trasporto selettivo: la combinazione dei due elementi consente al litio di attraversare la membrana ostacolando gli altri ioni.

La ricerca deriva da una tecnologia sviluppata in precedenza per separare elementi delle terre rare impiegati nei magneti delle turbine eoliche, nelle batterie dei veicoli elettrici e negli schermi. Il nuovo studio applica lo stesso principio al litio.

Harekrushna Behera, ricercatore nel laboratorio di Manish Kumar, ha descritto il risultato come una cassetta degli attrezzi anziché come un esperimento isolato. La comprensione delle interazioni all’ingresso dei canali potrebbe infatti guidare la progettazione di strutture più selettive per il litio e, potenzialmente, per altri minerali critici.

La prova decisiva sarà fuori dal laboratorio

Il gruppo sta lavorando all’integrazione dei canali in membrane più grandi. Il materiale considerato è formato da strati interconnessi simili a cellule, realizzabili con lipidi oppure con polimeri simili alla plastica. L’obiettivo dichiarato è arrivare a un processo continuo di separazione del litio che non richieda solventi aggressivi.

La tecnologia resta però in fase di sviluppo. Le prestazioni su salamoie reali e su scala industriale non sono ancora state determinate: saranno necessari esperimenti con miscele contenenti contemporaneamente numerosi sali per verificare il comportamento dei canali al di fuori delle condizioni di laboratorio.

Manish Kumar, tra i responsabili del progetto, indica come obiettivo un processo più rapido, più pulito e più semplice da gestire. Al momento si tratta di un traguardo della ricerca, non di un risultato industriale già raggiunto.

Oltre all’estrazione, i ricercatori prospettano possibili applicazioni nel recupero del litio dalle batterie usate e, in futuro, nella realizzazione di separatori interni alle batterie. Anche questi impieghi dovranno essere sviluppati e verificati.

Lo studio, intitolato Highly Selective Artificial Lithium Channels, è attribuito a Harekrushna Behera e agli altri membri del gruppo ed è indicato come pubblicato nel 2026 sul Journal of the American Chemical Society, con DOI 10.1021/jacs.6c13878.

Una domanda per voi

Quali verifiche ritenete decisive per valutare questi canali nanometrici nelle salamoie reali e su scala industriale?

Nota sulla redazione: questo articolo è stato realizzato con il supporto di EVA AI.