Nachhaltigkeit
Hat Arkansas die Antwort auf unseren Lithiumbedarf?
Die Bedeutung der Lithiumversorgung
Lithium ist schnell zu einer sehr wichtigen Ware geworden, vor allem wegen des Aufstiegs von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien und der damit verbundenen enormen Nachfrage nach Lithium‑Ionen‑Batterien. Es wird erwartet, dass die Nachfrage bis 2030 exponentiell weiter wächst, sodass die aktuelle Nachfrage von 1.189.000 MT Lithiumcarbonat‑Äquivalent (LCE) im Vergleich klein wirkt.
Quelle: Statista
Obwohl Lithium‑Ionen‑Technologie eines Tages etwas veraltet sein könnte, wird Lithium wahrscheinlich ein wichtiger Bestandteil der Batteriekemie bleiben, insbesondere wenn Lithium‑Metall‑Festkörperbatterien zum Mainstream werden.
Dieses Nachfragewachstum hat zu volatilen Lithiumpreisen geführt, wobei Engpässe große Preissprünge verursachen, gefolgt von Einbrüchen.
Quelle: Carbon Credit
Es hat die Sicherung der Lithiumversorgung zu einer strategischen Sorge gemacht, insbesondere da immer mehr Branchen auf eine stabile Lithiumbatterieversorgung angewiesen sind, von Energieversorgern bis zu Automobilherstellern.
Derzeit stammen die meisten Batterien und das raffinierte Lithium der Welt aus China. Das Mineral selbst wird hauptsächlich im sogenannten „Lithiumdreieck“ (Chile, Argentinien, Bolivien), in China und Australien abgebaut.
Quelle: Progress in Natural Science
Die Lithiumproduktion war in Nordamerika trotz großer Ressourcen eher langsam. Diese Ressourcen wurden nun als noch größer erkannt, mit massiven Lithiumvorkommen, die in Arkansas entdeckt wurden. Diese Entdeckung wurde von Forschern des US Geological Survey, des Arkansas Department of Energy and Environment, gemacht und in Science Advances unter dem Titel „Evaluation of the lithium resource in the Smackover Formation brines of southern Arkansas using machine learning1“ veröffentlicht.
Ein neues Lithiumdreieck?
Das Lithiumdreieck ist diese Grenzzone in Südamerika zwischen drei Ländern, die massive Mengen lithiumreicher Sole enthalten, aus denen ein großer Teil des weltweiten Lithiums stammt.
Die USA scheinen ihr eigenes Lithiumdreieck an der Schnittstelle von Arkansas, Texas und Louisiana zu haben.
Quelle: Science Advances
Und die Entdeckung ist massiv, sie könnte die geschätzten US‑Lithiumressourcen über Nacht verdoppeln.
Unter Verwendung dieser vorhergesagten Lithiumkarten zusammen mit Reservoirparametern und geologischen Informationen berechneten wir, dass es 5,1 bis 19 Millionen Tonnen Lithium in den Sole des Smackover‑Formations im Süden von Arkansas gibt, was 35 bis 136 % der aktuellen US‑Lithiumressourcenschätzung entspricht.
Wie wurde es gefunden?
Es war bereits bekannt, dass die Öl‑ und Gasvorkommen in der Region ebenfalls reich an Sole mit Bromid und Lithium sind. Frühere Analysen konnten jedoch nur einen Hinweis auf den Lithiumgehalt an der Probenstelle geben, mit einer breiten Ergebnisspanne von 0,08 bis 1700 mg/Liter.
Daher setzten die Forscher eine KI‑Analyse ein, um alle bekannten Messungen und die geologischen Daten der Region zusammenzuführen. Da das Gebiet intensiv für Öl‑ und Gasförderung erkundet wurde, ist seine unterirdische Struktur recht gut dokumentiert.
In dieser Studie verwenden wir veröffentlichte und neu gesammelte Daten zur Lithiumkonzentration in Sole, um ein Machine‑Learning‑Modell zu trainieren und eine räumlich kontinuierliche Karte des vorhergesagten Lithiums in den Sole der Smackover‑Formation im Süden von Arkansas zu erstellen, wobei geologische, geochemische und temperaturbezogene Variablen als Erklärungsgrößen dienen.
Diese Analyse zeigte, dass ein Standort, die Smackover‑Formation, weitaus vielversprechender war als die anderen.
Quelle: Science Advances
Vorhersage des Lithiumgehalts
Die KI‑gestützte Analyse konnte den wichtigsten prädiktiven Faktor bestimmen, der zum Vorhandensein von Lithium führt oder nicht:
- Konzentrationen von gelöstem Schwefelwasserstoff (H2S).
- Tiefe der Soleprobe
- Höhe des oberen Randes der Smackover‑Formation
- Dicke der Smackover‑Formation
Quelle: Science Advances
Abhängig von den niedrigsten und höchsten Schätzungen für das Solevolumen und die Lithiumkonzentration könnte die insgesamt verfügbare Menge in der Smackover‑Formation sein:
- 1 Million Tonnen (geringes Lithium, geringes Volumen).
- 11 Millionen Tonnen (mittleres Lithium, mittleres Volumen).
- 11 Millionen Tonnen (hohes Lithium, hohes Volumen).
Quelle: Science Advances
Lithium als Nebenprodukt
Einige dieser Sole wurden bereits an die Oberfläche gebracht, infolge der Ausbeutung zur Bromproduktion oder als Nebenprodukt der Öl‑ und Gasförderung.
Insgesamt wurden etwa 5.000 Tonnen, also weniger als 0,1 % der verfügbaren Lithiumressource in der Smackover‑Formation, als Abfallströme der Öl‑, Gas‑ und Bromindustrie an die Oberfläche gebracht.
Dies stellt einen kleinen Prozentsatz der verfügbaren Gesamtressource dar, wäre aber dennoch ausgereicht, um den Lithiumverbrauch der USA im Jahr 2022 zu decken, was das Potenzial dieser Ressource verdeutlicht.
Und „Big Oil“ prüft das Potenzial, seine Bohrexpertise in der Region zu nutzen, mit Plänen von Exxon, ein „Lithium‑Bohrloch“ zu bohren.
Direkte Lithiumextraktion (DLE)
Eine neue dritte Lithium‑Extraktionstechnologie
Derzeit wird Lithium hauptsächlich mit zwei verschiedenen Methoden produziert.
Die erste ist das Zerkleinern lithiumreicher Gesteine, wie Spodumen, das die Art von Lithium ist, die Australien produziert.
Die zweite ist die Verdunstung von Sole mittels Solarenergie in riesigen Verdunstungsbecken. Dies ist eine sehr kosteneffiziente Methode, verbraucht jedoch viel Wasser, erfasst nur 50 % des verfügbaren Lithiums und verursacht erhebliche Umweltverschmutzung.
Eine dritte Methode wird nun entwickelt: direkte Lithiumextraktion.
Selektive Membranen
Die üblichen Lithiumkonzentrationsmethoden basieren auf Verdunstung und/oder Mineralanreicherung. Stattdessen zielt die direkte Extraktion darauf ab, die Lithiumatome durch einen selektiven Extraktionsprozess zu isolieren. Dies kann durch einige verschiedene Methoden erreicht werden:
- Auf Adsorption basierende DLE, bei der das Lithium physisch von einem speziellen Material absorbiert wird.
- Ionenaustauschbasierte DLE, bei der das Lithium gegen Kationen (positive Ionen) ausgetauscht wird.
- Lösungsmittelextraktionsbasierte DLE, bei der ein organisches Lösungsmittel das Lithium aus der Sole aufnimmt und löst.
Quelle: Lithium Harvest
Ölfeldsole könnten eine wichtige Lithiumressource sein, weil diese Sole weltweit vorkommt, sonst als Abfallprodukt der Öl‑, Gas‑ und Soleindustrien gilt und – abhängig von der Wirtschaftlichkeit direkter Lithiumextraktionstechnologien – keinen großen Flächenbedarf wie die bei der Verdunstung von Beckensole genutzten Prozesse erfordern
Lithium‑Nanofiltration
Eine neue Methode zur direkten Extraktion könnte ebenfalls von Forschern der Monash University (Australien) entdeckt worden sein, veröffentlicht in Nature Sustainability unter dem Titel „Sustainable lithium extraction and magnesium hydroxide co-production from salt-lake brines“.
Sie nutzten eine EDTA‑unterstützte lose Nanofiltration (EALNF), um Lithium zu extrahieren. Diese Methode kann gleichzeitig sowohl Lithium als auch Magnesium extrahieren und verbessert damit die Gesamteffizienz des Prozesses. Zuvor wurde Magnesium als Abfallprodukt der Lithiumextraktion behandelt.
Der Prozess erreicht eine ultrahohe Mg2+-Abweisung (99,85 %), einen ultraschnellen Li+-Durchfluss und einen beispiellosen Li+/Mg2+-Trennfaktor unter industriellen Bedingungen.
Magnesium ist häufig in Sole vorhanden und kann Probleme bei der selektiven Lithiumextraktion verursachen. Dies hat oft dazu geführt, dass solche Ressourcen zugunsten „einfacherer“ Sole ignoriert wurden.
„Unsere Technologie erreicht 90 % Lithiumrückgewinnung, fast das Doppelte der Leistung herkömmlicher Methoden, und reduziert die für die Extraktion benötigte Zeit von Jahren auf nur wenige Wochen drastisch.“
Sie verbraucht zudem weniger Wasser als das Warten auf die Verdunstung von Sole in künstlichen Becken. Tatsächlich produziert sie sogar Trinkwasser als Nebenprodukt, anstatt es zu verbrauchen. Bei vielen Lithiumressourcen in wasserarmen Regionen könnte das einen Unterschied machen.
Investieren in Lithium und Batterietechnologie
Lithium‑Ionen‑Batterien haben die Welt bereits mehrfach verändert, von der Möglichkeit, fortschrittliche Elektronik überall mitzunehmen, bis hin zum Antrieb von Autos ausschließlich mit Strom.
Sie könnten dies erneut tun, oder andere Batterietypen, indem sie ein 100 % erneuerbares Stromnetz ermöglichen oder die Elektrifizierung von Flugzeugen ermöglichen, sobald eine ausreichend hohe Energiedichte erreicht ist.
Sie können in batteriebezogene Unternehmen über viele Broker investieren, und Sie finden hier, auf securities.io, unsere Empfehlungen für die besten Broker in den USA, Kanada, Australien, dem Vereinigten Königreich, sowie vielen anderen Ländern.
Wenn Sie nicht daran interessiert sind, einzelne Batterieunternehmen auszuwählen, können Sie auch Biotech‑ETFs wie Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X’s Lithium & Battery Tech ETF (LIT) oder den WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF in Betracht ziehen, die eine diversifiziertere Exponierung bieten, um vom wachsenden Lithium‑ und Batteriemarkt zu profitieren.
Oder Sie können unseren „Top‑10‑Batteriemetalle‑ und‑Erneuerbare‑Energie‑Mining‑Aktien“ konsultieren.
Unternehmen für direkte Lithiumextraktion
(RIO )
Rio Tinto ist ein Riese der Bergbauindustrie (der zweitgrößte der Welt) und hat eine starke Präsenz im Eisenerzbergbau sowie bei Kupfer, Aluminium, Gold, Uran usw.
Rio Tinto expandiert schnell, insbesondere mit dem Mega‑Eisenerzprojekt Simandou in Guinea und der Kupfermine Oyu Tolgoi, dem größten Projekt in der Geschichte der Mongolei.
Es wird erwartet, dass Rio Tinto in den nächsten fünf Jahren 25 % des Wachstumsvolumens der globalen Kupferversorgung bereitstellt.
Kürzlich hat das Unternehmen einen massiven Einstieg in den Lithiumbergbau gemacht, durch die Übernahme des Lithiumgiganten Arcadium Lithium, der selbst das Ergebnis der Fusion im Jahr 2023 großer Lithiumproduzenten Allkem und Livent ist und ihn zum drittgrößten Lithiumproduzenten der Welt macht.
Quelle: Arcadium
Die Fusion schuf ein Unternehmen, das alle Schritte der Lithiumproduktion und -verarbeitung abdeckt. Arcadium hat Expansionspläne, die Kapazität bis Ende 2028 mehr als zu verdoppeln.
Arcadium‑Innovationen
DLE
Bezüglich dieser Übernahme wird das, was als „Rio Tintos echter Preis“ beschrieben wird, die direkte Lithiumextraktion (DLE)‑Technologie von Arcadium genannt. Arcadium arbeitet tatsächlich seit 1996 an DLE, in Kombination mit Verdunstungsbecken und hat kürzlich bedeutende Fortschritte erzielt, um sie als eigenständige Extraktionsmethode kommerziell nutzbar zu machen.
Bemerkenswert hat Livent im Jahr 2023 ILiAD Technologies übernommen.
„Die ILiAD‑Technologieplattform kombiniert ein überlegenes, lithiumselektives Adsorbens mit einer kontinuierlichen Gegenstrom‑Bettschicht‑Verarbeitung“
„Livent ist der weltweit führende Anwender und größte Nutzer von DLE‑basierten Produktionsprozessen, und wir freuen uns, dass sie die Vorteile erkannt haben, die ILiAD für die Zukunft von DLE mitbringt.“
Es scheint, dass die langjährige Expertise von Arcadium mit DLE und die „weite Palette lithiumreicher Sole unter verschiedensten Bedingungen“ von ILiAD ein Hauptgrund für Rio Tintos Entscheidung waren, Arcadium zu übernehmen, zusätzlich zu seiner niedrigen Bewertung aufgrund der zyklischen Natur der Lithiummärkte.
Lithium Foil
Arcadium entwickelte zudem LIOVIX, eine Form von druckbarem Lithiumfolie, die zur Steigerung der Batterieleistung, zur Senkung der Herstellungskosten und zur Reduzierung des Lithiumverbrauchs eingesetzt werden kann.
Quelle: Arcadium
Rio Tintos grünes Profil
Durch die Übernahme von Arcadium ist Rio Tinto fest im Lager der Innovatoren der Bergbauindustrie nach seiner Innovation in der Kupferextraktion durch das Unternehmen Nuton. Nutons neue Technologie ermöglicht eine deutlich höhere Kupferausbeute aus dem abgebauten Erz.
Rio Tintos Aluminiumproduktion ist kohlenstoffarm, dank der Nutzung von Wasserkraft zur Raffinierung von Bauxit zu Aluminiumoxid und anschließend zu Aluminium.
Rio Tinto investierte zudem in weitere Lithiumprojekte, kürzlich die Übernahme des Ricon‑Projekts in Argentinien und das umstrittene Jadar‑Lithiumprojekt in Serbien (vielleicht das größte Lithiumprojekt Europas).
Aufgrund seiner jüngsten Übernahmen und neuen Projekte sollte Rio Tinto zunehmend als reiner Eisenerzbergbau mit einem immer grüneren Profil und starkem Wachstum bei allen für die Energiewende erforderlichen Metallen gesehen werden, insbesondere Kupfer, kohlenstoffarmem Aluminium und Lithium.
Studienreferenz:
1. Knierim, K. J., et al. (2024). Evaluation of the lithium resource in the Smackover Formation brines of southern Arkansas using machine learning. Science Advances, 10, Article adp8149. https://doi.org/10.1126/sciadv.adp8149
