幾個世紀前，鍊金術士們試圖將鉛轉化為金。雖然他們沒有成功，但從豐富的資源中提取珍貴資源的概念仍然具有吸引力。美國能源部西北太平洋國家實驗室（PNNL）的科學家們正在與工業界合作，測試一種利用磁性納米粒子從各種水源中提取鋰等重要礦物的方法。
鋰是許多電子和能源技術的基本成分，包括為手機和電動汽車提供動力的輕型鋰離子電池。到2028年，全球鋰的市場預計將達到82億美元，但美國生產的鋰卻很少。
PNNL正在申請專利的技術不僅有可能為美國提供一個生產更多自己的鋰和其他關鍵材料的機會，而且它還提供了一個更快和更便宜的方法。PNNL正在開發磁性納米粒子，它被一個吸附劑外殼所包圍，可以吸附與各種工業過程相關的水中的鋰和其他金屬。
這些來源可能包括地熱電站的水，稱為地熱鹽水，或者在石油或天然氣生產過程中從地下抽取的水。這些顆粒也可以用在海水淡化廠的污水中，甚至直接來自海水。一旦這些微小的鐵基顆粒被添加到水中，鋰就會從水中被吸引出來並與它們結合。然後，在磁鐵的幫助下，納米顆粒可以在短短几分鐘內被收集起來，鋰也“搭上了順風車”，不再懸浮在液體中，可以輕鬆提取。鋰被提取后，重新充電的納米粒子可以再次使用。
這項技術為傳統的提取方法提供了一個有希望的替代方案，即把地下水抽到大型、昂貴的蒸發池中。這些過程可能需要幾個月甚至幾年的時間，並影響到主要部署這些方法的乾旱地區的地下水管理。
雖然PNNL的過程立即開始工作，但今天的過程有點像在等待一壺檸檬水的水蒸發，希望能回收沉澱在底部的粉末狀混合物。如果這項技術被部署在地熱電站，回收的鋰的價值可能會提高這種可再生能源形式的成本效益，這種能源利用水來捕獲地球表面以下深處的熱量，然後將其轉換為電力。
PNNL正在與Moselle技術公司合作進一步開發這項技術，該公司已獲得許可並計劃在幾個地方進行試點。
這項工作和後續活動是國家實驗室如何與商業實體合作，將實驗室研究轉化為現實世界解決方案的很好例子。例如，PNNL的研究人員正在對磁性分離器系統進行長期測試，以便可能用於石油和天然氣開採過程，這可以創造一個額外的收入來源來抵消生產成本。
除了 Moselle，他們正在與其他商業夥伴合作，評估該技術在內華達州和加拿大的鋰資源中的使用。
最後，着眼於一系列不同的應用，PNNL的研究人員正在定製納米粒子的外殼，以專門針對能源技術、醫療成像設備、電子產品等方面使用的其他具有商業價值、戰略意義的元素和礦物。
例如，他們正在與Moselle和Geo40合作，探索在新西蘭的一個地熱廠從地熱鹽水中提取銫和銻的可能性。
PNNL的新方法確實很了不起。它提供了以快速、具有成本效益的方式提取關鍵礦物的希望。而像這樣的創新可能是物有所值的。