Tap på geotermiske pools for at imødekomme vores lithiumbehov

Jagten på stadig mere lithium

Med fremkomsten af ​​elbiler eksploderede efterspørgslen efter lithium-ion-batterier, ligesom behovet for lithiumressourcer. Denne efterspørgsel forventes at blive ved med at vokse eksponentielt, med kun stejlheden af ​​denne kurve, der er tale om, afhængigt af hastigheden af ​​EV-vedtagelse.

Kilde: Statista

Dette har givet problemer, da lithium er svært at udvinde. Tidligere har dette forårsaget vilde prisudsving, hvilket har fået inputomkostningerne til at svinge kraftigt for batteri- og el-producenter.

Kilde: Kulstofkredit

I øjeblikket er lithium for det meste fremstillet af hårde sten eller saltvandslagerier, der begge kræver meget energi eller vandforbrug.

Et alternativ ville være at fremstille lithium fra geotermisk saltlage, det vand, der findes i underjordiske aflejringer. Dette har dog været vanskeligt ud fra et teknisk synspunkt.

Dette kunne have ændret sig takket være arbejdet fra forskere ved Rice University, som offentliggjorde deres resultater i den prestigefyldte publikation PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) under titlen "Tre-kammer elektrokemisk reaktor til selektiv lithiumekstraktion fra saltlage¹".

Hvor kommer lithium fra?

Lithium udgør kun 0.002% af jordskorpen og findes sjældent i koncentrerede forekomster, der er kommercielt levedygtige.

I øjeblikket kommer størstedelen af ​​verdens batterier og raffineret lithium fra Kina. Mineralet udvindes primært i "lithiumtrekanten" (Chile, Argentina, Bolivia), Kina og Australien.

Kilde: Fremskridt i naturvidenskab

Dette har fået andre lande til at lede efter alternative kilder, med underjordiske saltlage (saltvand) en god kandidat. Det blev for eksempel for nylig opdaget Arkansas kan indeholde flere lithiumressourcer i saltlage ved siden af ​​olie- og gasforekomster end alle de tidligere kendte lithiumreserver i USA.

Disse saltlage indeholder ofte en relativt høj koncentration af lithium. Spørgsmålet er, hvordan man udvinder lithium fra disse saltlage, da de normalt også indeholder en kompleks blanding af andre mineraler.

Fordi disse saltlage er meget koncentrerede, overvejes direkte lithiumekstraktion (DLE) som et alternativ til den store fordampningspool, der hidtil er blevet brugt.

Kilde: Euronews

Direkte lithiumekstraktion

Direkte ekstraktion retter sig mod lithiumatomerne gennem en selektiv ekstraktionsproces. Dette kan opnås gennem et par forskellige metoder:

• Adsorptionsbaseret DLE, hvor lithium absorberes fysisk af et dedikeret materiale.
• Ionbyttebaseret DLE, hvor lithiumet udveksles mod kationer (positive ioner).
• Solvent Extraction-Based DLE, hvor et organisk flydende opløsningsmiddel absorberer og opløser lithiumet væk fra saltvandet.

Kilde: Lithium høst

Elektrokemisk lithiumekstraktion

En anden mulighed, der ikke er blevet undersøgt meget, er elektrokemisk lithiumekstraktion. Ideen er at bruge en kraftig elektrisk strøm til at adskille lithium fra de andre mineraler i saltvandet.

Som vi sagde, indeholder disse saltlage mange andre mineraler med lignende ionstørrelser og ladninger, herunder magnesium, calcium, natrium og kalium. Dette gør enhver metode baseret på ionegenskaber kun vanskelig, da du skal gøre det mange gange for fuldt ud at vælge lithium.

Alternativet kunne være at bruge elektrisk strøm i stedet, men saltlagerne indeholder ofte mange kloridioner, som kan blive til ekstremt giftig klorgas under traditionelle elektrokemiske processer for at isolere lithium.

Klorgas, også kendt som halogen, blev især brugt som en kampgas under 1. Verdenskrig. Problemet med dens produktion under elektrokemisk lithiumudvinding har dog indtil videre blokeret denne teknologi i at blive kommercielt brugt.

Brug af batteriteknologi til lithiumudvinding

Paradoksalt nok kan innovationer inden for batteriteknologi hjælpe med at løse problemet med lithiumudvinding for de samme batterier. Rice University-forskerne brugte en nyudviklet lithium-ion-ledende glaskeramisk (LICGC) membran, en teknologi, der ofte bruges i batterier, men aldrig før anvendt til lithiumbehandling. LICGC er et solidt elektrolytmateriale, der er en god kandidat til bygning af solid-state batterier.

Membranen er meget effektiv til selektivt at lade kun lithiumioner passere igennem, mens den holder ioner af de andre kemikalier tilbage.

3-kammer elektrokemisk reaktor

Traditionelle elektrokemiske reaktorer til lithiumekstraktion er designet omkring 2 kamre: det første indeholder den målrettede saltvand, og det andet indeholder det ekstraherede lithium.

Ved at tilføje LICGC-membranen i midten skabte forskerne et mellemliggende tredje kammer, hvor stort set kun lithium kan passere gennem LICGC.

"Vores felt har længe kæmpet med ineffektiviteten og miljøpåvirkningerne af lithiumudvinding. Denne reaktor er et vidnesbyrd om styrken i at kombinere grundlæggende videnskab med ingeniørmæssig opfindsomhed for at løse problemer i den virkelige verden."

Haotian Wang, Rice lektor i kemisk og biomolekylær teknik.

Under testene udført af forskerne opnåede lithiumrenhedsgraden 97.5%. I mellemtiden var koncentrationerne af Na+ K+, Mg2+ og Ca2+ så lave, at de faldt under detektionsgrænsen for forskernes instrumenter.

Endnu vigtigere er det særligt effektivt til at holde chloridionerne væk, hvilket dramatisk reducerer produktionen af ​​klorgas. I stedet for at forbruge meget strøm og skabe skadelige gasser, reagerede kun 6.4 % af den samlede effekt med klorioner i det nye design.

 Alligevel skal nogle problemer løses

Under deres test bemærkede forskerne en natriumionopbygning på LICGC-membranen. Hvis den ikke kontrolleres, kan denne opbygning påvirke reaktorens effektivitet over tid. Så indtil dette er løst, vil den 3-kammer elektrokemiske reaktor ikke være klar til kommerciel skala.

En af de muligheder, der overvejes for at løse problemet, ville være at forbehandle saltlagen for at reducere natriumindholdet.

En anden ville være at finde specialiserede membranbelægninger for at forhindre natriumionerne i at binde sig i første omgang.

Investering i lithium og batteriteknologi

Lithium-ion-batterier har allerede ændret verden adskillige gange, fra at tillade folk at medbringe avanceret elektronik overalt til at drive biler udelukkende med elektricitet.

De kan stadig gøre det igen, eller andre typer batterier, ved at tillade et 100% vedvarende elnet eller tillade flyelektrificering, når de når en tilstrækkelig høj energitæthed.

Du kan investere i batterirelaterede virksomheder gennem mange mæglere, og du kan her på securities.io finde vores anbefalinger til de bedste mæglere i USA, Canada, Australien, UK, samt mange andre lande.

Hvis du ikke er interesseret i at vælge specifikke lithium- eller batteriselskaber, kan du også se nærmere på biotek-ETF'er som f.eks Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X'er Lithium & Battery Tech ETF (LIT)Eller WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF, som vil give en mere diversificeret eksponering for at udnytte den voksende lithium- og batteriindustri.

Eller du kan konsultere vores "Top 10 batterimetaller og minedriftsaktier for vedvarende energi".

Direkte Lithium Extraction Company

Rin Tinto

Rio Tinto er en gigant inden for minedrift (verdens næststørste) med en stærk tilstedeværelse inden for jernminedrift, såvel som kobber, aluminium, guld, uran osv.

Rio Tinto ekspanderer hurtigt, især med det mega jernmineprojekt i Simandou i Guinea og Oyu Tolgoi kobberminen, det største projekt i Mongoliets historie.

Rio Tinto forventes at levere 25 % af vækstmængderne i den globale kobberforsyning i de næste 5 år.

For nylig har det gjort et massivt indtog i lithiumminesektoren med opkøbet af lithiumgiganten Arcadium Lithium, som i sig selv er resultatet af fusionen i 2023 af de store lithiumproducenter Allkem & Livent, hvilket gør den til den tredjestørste lithiumproducent i verden.

Kilde: Arcadium

Fusionen skabte en virksomhed i alle lithiumproduktions- og forarbejdningstrin. Arcadium har udvidelsesplaner på plads til mere end at fordoble kapaciteten inden udgangen af ​​2028

Arcadium Innovations

DLE

Med hensyn til dette opkøb, hvad der er blevet beskrevet som "Rio Tintos virkelige præmie” er Arcadiums direkte lithiumekstraktionsteknologi (DLE). Arcadium har faktisk arbejdet på DLE siden 1996, i kombination med evaporation pounds, og har for nylig gjort betydelige fremskridt med at gøre det kommercielt levedygtigt som en selvstændig ekstraktionsmetode.

bemærkelsesværdige, Livent købte ILiAD Technologies i 2023.

"ILiAD Technology Platform kombinerer en overlegen lithiumselektiv adsorbent med kontinuerlig modstrømsbehandling"

"Livent er verdens førende praktiker og største bruger af DLE-baserede produktionsprocesser, og vi er begejstrede for, at de har anerkendt de fordele, som ILiAD bringer til DLE's fremtid."

Det ser ud til, at Arcadiums langvarige ekspertise med DLE og ILiADs "store udvalg af lithiumholdige saltlage under en bred vifte af forhold" var en hovedårsag til Rio Tintos beslutning om at opkøbe Arcadium, ud over den lave værdiansættelse på grund af lithiummarkedernes cykliske karakter.

Selvom elektrokemisk lithiumekstraktion på længere sigt kan erstatte adsorbentbaserede metoder, er det også sandsynligt, at erfaring med opskaleret DLE alligevel vil betale sig, hvis dette bliver den vigtigste lithiumekstraktionsmetode i fremtiden.

Lithium folie

Arcadium udviklede også LIOVIX, en form for printbar lithiumfolie, der kunne bruges til at øge batteriets ydeevne, reducere produktionsomkostningerne og reducere lithiumforbruget.

Kilde: Arcadium

Rio Tintos grønne profil

Arcadiums opkøb placerede Rio Tinto solidt i lejren blandt innovatorer inden for minedrift efter deres innovation inden for kobberudvinding gennem deres venture. Nuton. Nutons nye teknologi muliggør en langt højere grad af kobberudvinding fra udvundet malm.

Rio Tintos aluminiumproduktion er lavkulstof, takket være vandkraft, der bruges til at raffinere bauxit til aluminiumoxid og derefter aluminium.

Rio Tinto investerede også i andre lithiumprojekter, hvor han for nylig købte Ricon-projekt i Argentina og kontroversielle Jadar lithiumprojekt i Serbien (potentielt det største lithiumprojekt i Europa).

På grund af sine seneste opkøb og nye projekter bør Rio Tinto i stigende grad ses som en jernminearbejder i centrum, med en stadig mere grøn profil og stærk vækst i alle de metaller, der kræves af energiomstillingen, især kobber, lavkulstof-aluminium, og lithium.

Studiereference:

^{1. Feng, Y., Park, Y., Hao, S., Fang, Z., Terlier, T., Zhang, X., Qiu, C., Zhang, S., Chen, F., Zhu, P. ., Nguyen, Q., Wang, H., & Biswal, SL (2024). Tre-kammer elektrokemisk reaktor til selektiv lithiumekstraktion fra saltlage. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(47), e2410033121. https://doi.org/10.1073/pnas.2410033121}