Використовуємо геотермальні басейни, щоб задовольнити наші потреби в літії

Полювання на ще більше літію

З появою електромобілів вибухнув попит на літій-іонні акумулятори, як і потреба в ресурсах літію. Очікується, що цей попит продовжуватиме зростати експоненціально, лише крутість цієї кривої буде залежати від швидкості впровадження електромобілів.

джерело: Statista

Це спричинило проблеми, оскільки літій важко видобути. У минулому це спричиняло шалені коливання цін, що спричиняло значні коливання вартості ресурсів для виробників акумуляторів та електромобілів.

джерело: Вуглецевий кредит

В даний час літій в основному виробляється з твердих порід або розсолів солоної води, що потребує багато енергії або споживання води.

Альтернативою може бути виробництво літію з геотермальних розсолів, води, знайденої в підземних родовищах. Однак це було складно з технічної точки зору.

Це могло змінитися завдяки роботі дослідників з Університету Райса, які опублікували свої результати в престижному виданні PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) під назвою «Трикамерний електрохімічний реактор для селективного вилучення літію з розсолу¹".

Звідки береться літій?

Літій становить лише 0.002% земної кори та рідко зустрічається в концентрованих родовищах, які є комерційно вигідними.

Наразі більшість світових акумуляторів та очищеного літію надходять з Китаю. Сам мінерал видобувається переважно в «літієвому трикутнику» (Чилі, Аргентина, Болівія), Китаї та Австралії.

джерело: Прогрес природознавства

Це змусило інші країни шукати альтернативні джерела, серед яких гарним кандидатом є підземні розсоли (солона вода). Наприклад, нещодавно було виявлено, що Арканзас може містити більше ресурсів літію в розсолі, наявному поруч із покладами нафти та газу, ніж усі раніше відомі запаси літію в США.

Ці розсоли часто містять відносно високу концентрацію літію. Питання полягає в тому, як витягти літій із цих розсолів, оскільки вони зазвичай містять також складну суміш інших мінералів.

Оскільки ці розсоли є висококонцентрованими, пряме вилучення літію (DLE) розглядається як альтернатива великому басейну випаровування, який використовувався досі.

джерело: Euro News

Пряме вилучення літію

Пряма екстракція спрямована на атоми літію за допомогою процесу вибіркової екстракції. Цього можна досягти кількома різними методами:

• DLE на основі адсорбції, де літій фізично поглинається спеціальним матеріалом.
• DLE на основі іонного обміну, де літій обмінюється на катіони (позитивні іони).
• DLE на основі екстракції розчинником, де органічний рідкий розчинник поглинає та розчиняє літій із розсолу.

джерело: Урожай літію

Електрохімічне добування літію

Ще один варіант, який мало досліджувався, — це електрохімічна екстракція літію. Ідея полягає в тому, щоб за допомогою потужного електричного струму відокремити літій від інших мінералів у розсолі.

Як ми вже говорили, ці розсоли містять багато інших мінералів із подібними іонними розмірами та зарядами, включаючи магній, кальцій, натрій і калій. Це ускладнює будь-який метод, заснований на властивостях іонів, оскільки вам потрібно робити це багато разів, щоб повністю вибрати лише літій.

Альтернативою може бути використання електричного струму замість цього, але розсоли часто містять багато іонів хлориду, які можуть перетворитися на надзвичайно токсичний газоподібний хлор під час традиційних електрохімічних процесів ізоляції літію.

Газоподібний хлор, також відомий як галоген, особливо використовувався як бойовий газ під час Першої світової війни. Однак проблема його виробництва під час електрохімічного вилучення літію поки що заблокувала комерційне використання цієї технології.

Використання акумуляторної технології для добування літію

Як це не парадоксально, інновації в акумуляторних технологіях можуть допомогти вирішити проблему вилучення літію для тих самих батарей. Дослідники Університету Райса використовували нещодавно розроблену літій-іонну провідну склокерамічну мембрану (LICGC), технологію, яка часто використовується в батареях, але ніколи раніше не застосовувалася для обробки літію. LICGC — твердий електролітний матеріал, який є хорошим кандидатом для виготовлення твердотільних батарей.

Мембрана дуже ефективно вибірково пропускає лише іони літію, утримуючи іони інших хімічних речовин.

3-камерний електрохімічний реактор

Традиційні електрохімічні реактори для екстракції літію сконструйовані навколо 2 камер: перша містить цільовий розсіл, а друга містить екстрагований літій.

Додавши мембрану LICGC посередині, дослідники створили проміжну третю камеру, де здебільшого лише літій може проходити через LICGC.

«Наша галузь довго боролася з неефективністю та впливом на навколишнє середовище видобутку літію. Цей реактор є свідченням потужності поєднання фундаментальної науки з інженерною винахідливістю для вирішення реальних проблем».

Хаотян Ван, доцент кафедри хімічної та біомолекулярної інженерії Райс.

Під час випробувань, проведених дослідниками, рівень чистоти літію досяг 97.5%. Водночас концентрації Na+K+, Mg2+ і Ca2+ були настільки низькими, що впали нижче межі виявлення приладів дослідників.

Що ще важливіше, він особливо ефективний у віддаленні іонів хлориду, різко зменшуючи утворення газоподібного хлору. Замість того, щоб споживати багато енергії та створювати шкідливі гази, лише 6.4% загальної потужності реагували з іонами хлору в новій конструкції.

 Проте деякі проблеми потребують вирішення

Під час тестування дослідники помітили накопичення іонів натрію на мембрані LICGC. Якщо його не контролювати, це накопичення може з часом вплинути на ефективність реактора. Тож доки це не буде вирішено, 3-камерний електрохімічний реактор не буде готовий до розгортання в комерційних масштабах.

Однією з розглянутих можливостей вирішення проблеми була б попередня обробка розсолу для зменшення вмісту натрію.

Іншим варіантом було б знайти спеціальні мембранні покриття, які б утримували іони натрію від приєднання.

Інвестиції в літієві та акумуляторні технології

Літій-іонні батареї вже кілька разів змінювали світ: від дозволу людям всюди носити передову електроніку до живлення автомобілів лише електрикою.

Вони все ще можуть робити це знову або інші типи батарей, дозволяючи 100% відновлювану енергосистему або дозволяючи електрифікацію літака при досягненні достатньо високої щільності енергії.

Ви можете інвестувати в компанії, пов’язані з акумуляторами, через багатьох брокерів, і ви можете знайти тут, на securities.io, наші рекомендації щодо найкращих брокерів у США, Канада, Австралія, Великобританія, а також багато інших країн.

Якщо ви не зацікавлені у виборі конкретних літієвих або акумуляторних компаній, ви також можете подивитися на біотехнологічні ETF, як Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X's Lithium & Battery Tech ETF (LIT), Або WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF, що забезпечить більш диверсифіковану експозицію для отримання прибутку від зростаючої промисловості літію та акумуляторів.

Або ви можете звернутися до нашого "10 найпопулярніших акцій металургійної промисловості та відновлюваної енергетики".

Компанія Direct Lithium Extraction Company

Рін Тінто

Rio Tinto — гігант гірничодобувної промисловості (другий за величиною у світі), який має сильну присутність у видобутку заліза, а також міді, алюмінію, золота, урану тощо.

Rio Tinto швидко розширюється, особливо з проект мега залізного рудника Сіманду в Гвінеї і мідний рудник Ою Толгой, найбільший проект в історії Монголії.

Очікується, що Rio Tinto забезпечить 25% зростання обсягів світових поставок міді в наступні 5 років.

Нещодавно компанія здійснила масштабний вихід у сектор видобутку літію завдяки придбанню літієвого гіганта Arcadium Lithium, що стало результатом злиття у 2023 році великих виробників літію Allkem & Livent, що зробило його третім за величиною виробником літію у світі.

джерело: Аркадіум

Злиття створило компанію на всіх етапах виробництва та обробки літію. Arcadium планує збільшити потужність більш ніж вдвічі до кінця 2028 року

Інновації Arcadium

DLE

Що стосується цього придбання, те, що було описано як «Справжній приз Rio Tinto«— це технологія прямого вилучення літію (DLE) компанії Arcadium. Arcadium фактично працює над DLE з 1996 року в поєднанні з випарними фунтами, і нещодавно досяг значного прогресу в тому, щоб зробити його комерційно життєздатним як самостійний метод екстракції.

примітним, Лівент придбав компанію ILiAD Technologies у 2023 році.

«Технологічна платформа ILiAD поєднує чудовий селективний літій адсорбент із безперервною протитечійною обробкою шару»

«Livent є провідним світовим практиком і найбільшим користувачем виробничих процесів на основі DLE, і ми раді, що вони визнали переваги, які ILiAD привносить у майбутнє DLE».

Схоже, що багаторічний досвід Arcadium з DLE та «широкий спектр літієвих розсолів за найрізноманітніших умов» ILiAD були головною причиною рішення Rio Tinto придбати Arcadium, окрім її низької оцінки через циклічний характер ринків літію.

Хоча в довгостроковій перспективі електрохімічна екстракція літію може замінити методи на основі адсорбентів, також імовірно, що досвід у масштабованому DLE все одно окупиться, якщо це стане основним методом екстракції літію в майбутньому.

Літієва фольга

Arcadium також розробив LIOVIX, форму літієвої фольги для друку, яку можна використовувати для підвищення продуктивності батареї, зниження виробничих витрат і скорочення використання літію.

джерело: Аркадіум

Екологічний профіль Rio Tinto

Придбання Arcadium міцно поставило Rio Tinto в табір новаторів гірничодобувної промисловості після інновацій у видобутку міді через своє венчурне підприємство. Нутон. Нова технологія Nuton дозволяє значно вищі показники вилучення міді з видобутої руди.

Виробництво алюмінію Rio Tinto є низьковуглецевим, завдяки використанню гідроенергії для очищення бокситів у глинозем, а потім алюміній.

Rio Tinto також інвестувала в інші літієві проекти, нещодавно придбавши Проект Ricon в Аргентині і суперечливий літієвий проект Ядар у Сербії (потенційно найбільший літієвий проект у Європі).

Завдяки нещодавнім придбанням і новим проектам Rio Tinto все частіше слід розглядати як компанію, яка займається видобутком заліза в центрі, з дедалі більш екологічним профілем і потужним зростанням усіх металів, необхідних для переходу на енергетику, особливо міді, низьковуглецевого алюмінію та літій.

Посилання на дослідження:

^{1. Фен, Ю., Парк, Ю., Хао, С., Фанг, З., Терліє, Т., Чжан, X., Цю, Ч., Чжан, С., Чен, Ф., Чжу, П., Нгуєн, К., Ван, Х., і Бісвал, С.Л. (2024). Трикамерний електрохімічний реактор для селективного вилучення літію з розсолу. Праці Національної академії наук, 121(47), e2410033121. https://doi.org/10.1073/pnas.2410033121}