CSIRO och Monash Universitys Matthew Hill kommer att ta emot Solomon Award i kväll för att utveckla "magiska kristaller" med dussintals tillämpningar från reningsgaser och vätskor till gruvdrift och läkemedelsproduktion.

Billigare renare litiumbrytning för framtida bilar och batterier är den senaste applikationen. Det utvecklas tillsammans med det amerikanska företaget Energy Exploration Technologies (EnergyX).

Världen går snabbt över till elbilar och batterilagring av förnybar energi. Det kommer att kräva 10 till 100 gånger mer litium än vi kan producera idag.

Matthew Hill har tagit en uppfinning från Melbourne, metallorganiska ramverk (MOF) – ibland kallade "magiska kristaller" – och visat att de kan användas för att rena luft och vatten, och i alla möjliga industriella processer. Nu har hans team vid CSIRO (Australiens nationella vetenskapsbyrå) och Monash University samarbetat med det amerikanska företaget EnergyX för att kommersialisera en ny produktionsprocess som använder MOF för att skapa litium.

I kväll, Matthew kommer att ta emot det första David och Valerie Solomon Award, presenteras av Australian Academy of Technology and Engineering (ATSE). David Solomon var huvuduppfinnaren av Australiens plastsedlar, och har utvecklat en rad nya teknologier som används allmänt inom plast- och polymerindustrin.

Det mesta av världens litium framställs av "litiumsaltlösning" i en arbetsintensiv process som kräver stora avdunstningsdammar. En anläggning i Chile, till exempel, upptar 42 kvadratkilometer. Matthews teknologi har potential att ersätta 4, 000 hektar pooler med en filtreringsenhet bara 0,1 kvadratkilometer stor.

Hans "magiska kristaller" är nätverk av metallatomer kopplade och separerade av kolbaserade (organiska) föreningar. Detta resulterar i en massiv yta som kan anpassas för att absorbera nästan vad som helst. De tillverkades först i slutet av 1980-talet av kemisten professor Richard Robson vid University of Melbourne, men var svåra att göra.

Matteus första försök att göra en MOF innebar att blanda innehållet i 40 behållare för att göra bara ett gram kristaller. Idag kan han och hans team göra hundratals kilo av dem varje vecka.

År 2040 uppskattas det att det kommer att finnas 56 miljoner årlig försäljning av elfordon och över 1095 gigawatt batterienergilagringssystem i världen, en exponentiell ökning jämfört med de två miljoner årliga och nio gigawatt som registrerades 2018.

Elfordon är beroende av samma litiumjonbatteriteknik som finns i telefoner och bärbara datorer.

EnergyX grundare och VD Teague Egan tror att elementet kommer att vara den enskilt viktigaste och mest värdefulla ekonomiska råvaran för 2000-talet.

"Världen har aldrig behövt dessa mängder litium förut, Därför är nuvarande produktionsmetoder inte skalbara till den storlek som krävs, " han säger.

"Matthews disruptiva teknologi tillåter en transformativ förändring av hur vi nu kan återvinna denna avgörande resurs. Det kommer att avsevärt förbättra ekonomin och miljöpåverkan av litiumbrytning."

Matthew är en passande vinnare av det första Solomon Award, säger ATSE:s president Hugh Bradlow.

"Han har tagit en intressant egenhet av kemi och förvandlat den till en patenterad teknik som kommer att stödja nya industrier, " han säger.

"Litiumbrytning är bara det senaste i en lång rad applikationer. Matthew och hans team arbetar också med industrin för att använda dessa kristaller för att rengöra naturgas, ren luft i ubåtar, rena läkemedel och mycket mer."

Matthew konstaterar att detta bara är toppen av isberget. "Inte bara kan våra MOF-membran separera litiumjoner från vatten så att de kan användas för att tillverka batterier, vi har också visat att vi kan placera dessa membran i litiumbatterier och förbättra deras livslängd och kapacitet. Och vi arbetar med ett lokalt företag, Boronmolekylär för att skala upp tillverkningen av våra kristaller. "

Matthews pris inkluderar $20, 000 i kontanter och resestöd plus mentorskap.