Κατέχει το Άρκανσας την Απάντηση στις Ανάγκες μας για Λίθιο;

Η Σημασία της Προμήθειας Λιθίου

Το λίθιο έγινε σημαντική πρώτη ύλη με την ανάπτυξη των ηλεκτρικών οχημάτων και της αποθήκευσης ενέργειας. Οι προβλέψεις που παρατίθενται στο άρθρο του 2024 αναμένουν αύξηση της ζήτησης έως το 2030, από περίπου 1.189.000 μετρικούς τόνους ισοδυνάμου ανθρακικού λιθίου (LCE). Το LCE δεν είναι το ίδιο μέγεθος με τη μάζα του στοιχειακού λιθίου και οι προβλέψεις δεν αποτελούν βεβαιότητα.

Πηγή: Statista

Ακόμη και αν οι σημερινές τεχνολογίες ιόντων λιθίου εξελιχθούν ή αντικατασταθούν, το λίθιο μπορεί να παραμείνει σημαντικό σε άλλες χημείες, όπως οι μπαταρίες στερεού ηλεκτρολύτη με μεταλλικό λίθιο.

Οι μεταβολές της ζήτησης, της προσφοράς και των αποθεμάτων έχουν προκαλέσει έντονες διακυμάνσεις στις τιμές, με περιόδους ανόδου και σημαντικής πτώσης.

Πηγή: Carbon Credit

Η εξασφάλιση προμήθειας λιθίου έχει στρατηγική σημασία για τις αυτοκινητοβιομηχανίες, τις επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας και άλλους χρήστες μπαταριών.

Το 2024 η Κίνα είχε κυρίαρχο ρόλο στην παραγωγή μπαταριών και την επεξεργασία λιθίου. Σημαντικοί παραγωγοί πρωτογενούς λιθίου ήταν η Αυστραλία, η Χιλή, η Κίνα και η Αργεντινή. Η Βολιβία διαθέτει μεγάλους πόρους, αλλά δεν ήταν αντίστοιχα μεγάλος εμπορικός παραγωγός.

Πηγή: Progress in Natural Science

Η παραγωγή λιθίου στη Βόρεια Αμερική ήταν περιορισμένη σε σχέση με τους γνωστούς πόρους. Ερευνητές της Γεωλογικής Υπηρεσίας των ΗΠΑ και της υπηρεσίας Ενέργειας και Περιβάλλοντος του Αρκάνσας εκτίμησαν σημαντικές ποσότητες διαλυμένου λιθίου σε άλμες της περιοχής. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Science Advances με τίτλο «Εκτίμηση του πόρου λιθίου στις άλμες του σχηματισμού Smackover στο νότιο Αρκάνσας με μηχανική μάθηση¹».

Ένα Νέο Τρίγωνο Λιθίου;

Το νοτιοαμερικανικό «τρίγωνο του λιθίου» βρίσκεται στη συνοριακή περιοχή Χιλής, Αργεντινής και Βολιβίας. Περιλαμβάνει μεγάλους πόρους σε άλμες, αλλά οι γνωστοί πόροι δεν ταυτίζονται με την εμπορική παραγωγή.

Στις ΗΠΑ, οι άλμες του σχηματισμού Smackover εκτείνονται σε τμήματα του Αρκάνσας, του Τέξας, της Λουιζιάνας και άλλων πολιτειών. Η συγκεκριμένη μελέτη αφορά το νότιο Αρκάνσας.

Πηγή: Science Advances

Η εκτίμηση αυξάνει σημαντικά την εικόνα των αμερικανικών πόρων. Δεν αποδεικνύει ότι όλη αυτή η ποσότητα μπορεί να ανακτηθεί τεχνικά και οικονομικά.

Συνδυάζοντας προβλέψεις συγκέντρωσης, παραμέτρους του ταμιευτήρα και γεωλογικά δεδομένα, η μελέτη εκτίμησε 5,1–19 εκατομμύρια τόνους λιθίου στις άλμες του νότιου Αρκάνσας, ποσότητα ίση με το 35–136% της τότε εκτίμησης των συνολικών πόρων των ΗΠΑ.

Πώς Βρέθηκε;

Ήταν ήδη γνωστό ότι οι άλμες που συνδέονται με κοιτάσματα πετρελαίου και αερίου περιέχουν βρώμιο και λίθιο. Οι μετρήσεις σε επιμέρους δείγματα παρουσίαζαν μεγάλη διακύμανση, από 0,08 έως 1.700 mg ανά λίτρο.

Οι ερευνητές συνδύασαν μετρήσεις και γεωλογικά δεδομένα με μηχανική μάθηση. Η μακρόχρονη έρευνα για πετρέλαιο και αέριο είχε ήδη προσφέρει πολλές πληροφορίες για τη δομή του υπεδάφους.

Το μοντέλο εκπαιδεύτηκε με παλαιότερες και νέες μετρήσεις λιθίου στην άλμη. Χρησιμοποίησε γεωλογικές και γεωχημικές μεταβλητές και θερμοκρασία για να χαρτογραφήσει προβλεπόμενες συγκεντρώσεις σε ολόκληρη την περιοχή μελέτης.

Η ανάλυση αφορούσε τον γεωλογικό σχηματισμό Smackover, όχι ένα μεμονωμένο σημείο εξόρυξης.

Πηγή: Science Advances

Πρόβλεψη Περιεκτικότητας σε Λίθιο

Σημαντικές μεταβλητές του μοντέλου για την πρόβλεψη της συγκέντρωσης λιθίου ήταν:

• Η συγκέντρωση διαλυμένου υδρόθειου (H2S).
• Το βάθος λήψης του δείγματος άλμης.
• Το υψόμετρο της κορυφής του σχηματισμού Smackover.
• Το πάχος του σχηματισμού Smackover.

Πηγή: Science Advances

Οι εκτιμήσεις εξαρτώνται από τον όγκο της άλμης και τη συγκέντρωση λιθίου. Το εύρος της μελέτης συνοψίζεται ως εξής:

• Κατώτερη εκτίμηση: 5,1 εκατομμύρια τόνοι λιθίου.
• Οι ενδιάμεσοι υπολογισμοί εξαρτώνται από τις παραδοχές για τον όγκο και τη συγκέντρωση.
• Ανώτερη εκτίμηση: 19 εκατομμύρια τόνοι λιθίου.

Πηγή: Science Advances

Το λίθιο ως παραπροϊόν

Μέρος αυτής της άλμης αντλείται ήδη στην επιφάνεια κατά την παραγωγή βρωμίου, πετρελαίου και αερίου.

Η μελέτη εκτίμησε ότι περίπου 5.000 τόνοι διαλυμένου λιθίου μεταφέρθηκαν στην επιφάνεια με αυτά τα ρεύματα άλμης το 2022, λιγότερο από το 0,1% του εκτιμώμενου πόρου. Αυτό δεν σημαίνει ότι το λίθιο ανακτήθηκε ως εμπορικό προϊόν.

Η ποσότητα θα μπορούσε θεωρητικά να καλύψει την εκτιμώμενη αμερικανική κατανάλωση του 2022, εφόσον ήταν ανακτήσιμη. Η σύγκριση δείχνει το μέγεθος της ευκαιρίας και όχι ήδη διαθέσιμη παραγωγή.

Οι πετρελαϊκές επιχειρήσεις εξετάζουν αν μπορούν να αξιοποιήσουν την εμπειρία τους στις γεωτρήσεις. Ένα παράδειγμα είναι το σχέδιο της ExxonMobil για γεώτρηση με στόχο την παραγωγή λιθίου.

Άμεση εκχύλιση λιθίου (DLE)

Μια οικογένεια τεχνολογιών ανάκτησης λιθίου

Μεγάλο μέρος της παραγωγής βασίζεται σε δύο βασικές προσεγγίσεις.

Η πρώτη είναι η κατεργασία πετρωμάτων πλούσιων σε λίθιο, όπως ο σποδουμένιος, με θραύση, εμπλουτισμό και περαιτέρω επεξεργασία. Αυτή είναι σημαντική μέθοδος στην Αυστραλία.

Η δεύτερη χρησιμοποιεί εξάτμιση άλμης σε μεγάλες λίμνες με ηλιακή ενέργεια. Το κόστος, η ανάκτηση λιθίου και οι επιπτώσεις στα υδάτινα συστήματα εξαρτώνται από το κοίτασμα και τη διαδικασία· δεν υπάρχει ένα ποσοστό ανάκτησης 50% που να ισχύει παντού.

Η άμεση εκχύλιση λιθίου περιλαμβάνει μεθόδους επιλεκτικής ανάκτησης από άλμες. Ορισμένες χρησιμοποιούνται ήδη, ενώ άλλες βρίσκονται υπό ανάπτυξη.

Επιλεκτικός διαχωρισμός

Αντί να βασίζεται αποκλειστικά στην εξάτμιση, η DLE στοχεύει στον επιλεκτικό διαχωρισμό ιόντων λιθίου. Μπορεί να χρησιμοποιεί διαφορετικές τεχνολογικές προσεγγίσεις:

• Προσρόφηση, κατά την οποία ένα ειδικό υλικό συγκρατεί επιλεκτικά λίθιο.
• Ιοντοανταλλαγή, κατά την οποία ιόντα λιθίου ανταλλάσσονται με άλλα κατιόντα.
• Εκχύλιση με διαλύτη, κατά την οποία το λίθιο μεταφέρεται επιλεκτικά από την άλμη σε άλλη υγρή φάση.

Πηγή: Lithium Harvest

Οι άλμες πετρελαϊκών πεδίων μπορεί να αποτελέσουν σημαντικό πόρο λιθίου. Η αξιοποίηση ρευμάτων που ήδη αντλούνται ενδέχεται να απαιτεί μικρότερο χώρο από μεγάλες λίμνες εξάτμισης, ανάλογα με τη βιωσιμότητα της τεχνολογίας άμεσης εκχύλισης.

Πηγή: «Εκτίμηση του πόρου λιθίου στις άλμες του σχηματισμού Smackover στο νότιο Αρκάνσας με μηχανική μάθηση».

Νανοφίλτραση Λιθίου

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Monash στην Αυστραλία παρουσίασαν μια νέα προσέγγιση διαχωρισμού στο Nature Sustainability, στη μελέτη «Βιώσιμη εκχύλιση λιθίου και συμπαραγωγή υδροξειδίου του μαγνησίου από άλμες αλμυρών λιμνών».

Η μέθοδος χρησιμοποιεί νανοδιήθηση με τη βοήθεια EDTA για τον διαχωρισμό λιθίου και μαγνησίου. Το μαγνήσιο μπορεί στη συνέχεια να αξιοποιηθεί ως υδροξείδιο του μαγνησίου, αντί να απορριφθεί ως απόβλητο.

Η μελέτη αναφέρει απόρριψη ιόντων Mg2+ κατά 99,85% και υψηλή ροή Li+ σε άλμη υψηλής αλατότητας. Η ανάκτηση λιθίου έφθασε το 89,90% με δύο στάδια διήθησης. Το 99,85% αφορά τον διαχωρισμό του μαγνησίου, όχι την ανάκτηση λιθίου.

Το μαγνήσιο συχνά δυσκολεύει τον επιλεκτικό διαχωρισμό λιθίου. Τεχνολογίες που αντιμετωπίζουν αυτή τη δυσκολία μπορεί να διευρύνουν το φάσμα των αξιοποιήσιμων αλμών.

Η ομάδα αναφέρει ανάκτηση περίπου 90% και δυνατότητα ταχύτερης επεξεργασίας από συμβατικές διαδρομές εξάτμισης. Η κλιμάκωση και η συνολική απόδοση πρέπει να αξιολογούνται για κάθε εφαρμογή.

Η διαδικασία μπορεί να περιορίσει τις ανάγκες εξάτμισης και να επιτρέψει ανάκτηση νερού. Αυτό δεν σημαίνει ότι ολόκληρη η εγκατάσταση δεν καταναλώνει νερό, ενέργεια ή χημικά. Το συνολικό ισοζύγιο έχει ιδιαίτερη σημασία σε άνυδρες περιοχές.

Επένδυση σε Λίθιο και Τεχνολογία Μπαταριών

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου επέτρεψαν την εξάπλωση φορητών ηλεκτρονικών συσκευών και ηλεκτρικών αυτοκινήτων.

Οι νέες μπαταρίες μπορεί να υποστηρίξουν μεγαλύτερη διείσδυση ανανεώσιμων πηγών και ορισμένες εφαρμογές ηλεκτρικής αεροπορίας. Δεν αρκούν όμως μόνες τους για να εξασφαλίσουν δίκτυο 100% ανανεώσιμων πηγών ή ηλεκτροκίνηση κάθε αεροσκάφους.

Μπορείτε να εξετάσετε εταιρείες μπαταριών μέσω διαφόρων χρηματιστηριακών εταιρειών. Στο securities.io υπάρχουν παρουσιάσεις επιλογών για τις ΗΠΑ, τον Καναδά, την Αυστραλία, το Ηνωμένο Βασίλειο και πολλές άλλες χώρες.

Εναλλακτικά, μπορείτε να εξετάσετε ETF λιθίου και μπαταριών, όπως το Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), το Lithium & Battery Tech ETF (LIT) της Global X ή το WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF. Προσφέρουν έκθεση σε περισσότερες εταιρείες, αλλά διατηρούν κλαδικούς κινδύνους και δυνατότητα ζημιών. Δεν είναι ETF βιοτεχνολογίας.

Δείτε επίσης το άρθρο «Δέκα μετοχές μετάλλων μπαταριών και εξόρυξης για ανανεώσιμη ενέργεια».

Εταιρεία Άμεσης Εξαγωγής Λιθίου

Η Rio Tinto (RIO ) είναι μεγάλος μεταλλευτικός όμιλος, με δραστηριότητες σε σιδηρομετάλλευμα, χαλκό, αλουμίνιο και άλλα ορυκτά.

Στα σημαντικά έργα της περιλαμβάνονται το έργο σιδηρομεταλλεύματος Simandou στη Γουινέα και το ορυχείο χαλκού Oyu Tolgoi στη Μογγολία.

Οι επενδύσεις στον χαλκό αποτελούσαν σημαντικό μέρος των αναπτυξιακών σχεδίων της. Η εκτίμηση για συνεισφορά 25% στην αύξηση της παγκόσμιας προσφοράς την επόμενη πενταετία ήταν πρόβλεψη της περιόδου, όχι εξασφαλισμένη παραγωγή.

Στις 9 Οκτωβρίου 2024 η Rio Tinto ανακοίνωσε συμφωνία εξαγοράς της Arcadium Lithium, όχι ήδη ολοκληρωμένη εξαγορά. Η Arcadium είχε δημιουργηθεί στις 4 Ιανουαρίου 2024 με την ολοκλήρωση της συγχώνευσης Allkem και Livent, η οποία είχε ανακοινωθεί το 2023.

Πηγή: Arcadium

Η συγχώνευση ένωσε δραστηριότητες παραγωγής και επεξεργασίας λιθίου. Τα σχέδια της Arcadium προέβλεπαν υπερδιπλασιασμό της δυναμικότητας έως το τέλος του 2028, στόχο που παρέμενε υπό υλοποίηση το 2024.

Καινοτομίες Arcadium

DLE

Στη σχετική ανάλυση, η τεχνολογία DLE περιγράφεται ως «το πραγματικό έπαθλο για τη Rio Tinto». Η προκάτοχος της Arcadium χρησιμοποιούσε DLE από το 1996, σε συνδυασμό με λίμνες εξάτμισης. Οι νεότερες εξελίξεις αποσκοπούσαν σε μεγαλύτερη απόδοση και μικρότερη εξάρτηση από την εξάτμιση.

Το 2023, η Livent απέκτησε μειοψηφικό μερίδιο στη μητρική της ILiAD Technologies, όχι ολόκληρη την εταιρεία.

Η πλατφόρμα ILiAD συνδυάζει υλικό επιλεκτικής προσρόφησης λιθίου με συνεχή επεξεργασία αντιρροής σε κλίνη.

Η ανακοίνωση της επένδυσης περιγράφει την εμπειρία της Livent στη DLE και τα αναμενόμενα πλεονεκτήματα της ILiAD.

Η εμπειρία στη DLE και η δυνατότητα εφαρμογής της σε διαφορετικές άλμες ήταν σημαντικά στοιχεία της επενδυτικής λογικής. Δεν αποτελούσαν όμως τη μοναδική αιτία της συμφωνίας, η οποία εξαρτιόταν και από αποτιμήσεις, περιουσιακά στοιχεία και προοπτικές αγοράς.

Εκτυπώσιμο μεταλλικό λίθιο

Το LIOVIX είναι σκεύασμα εκτυπώσιμου μεταλλικού λιθίου για εφαρμογές στην παραγωγή ηλεκτροδίων. Στοχεύει στη βελτίωση της απόδοσης και της αξιοποίησης λιθίου· δεν είναι απλώς έτοιμο φύλλο λιθίου ούτε εγγυάται χαμηλότερο κόστος σε κάθε μπαταρία.

Πηγή: Arcadium

Πράσινο Προφίλ της Rio Tinto

Η σχεδιαζόμενη εξαγορά της Arcadium θα ενίσχυε τη θέση της Rio Tinto στις τεχνολογίες εξόρυξης και επεξεργασίας. Η εταιρεία ανέπτυσσε επίσης τεχνολογία ανάκτησης χαλκού μέσω της Nuton, με στόχο μεγαλύτερη αξιοποίηση κατάλληλων μεταλλευμάτων.

Η Rio Tinto διαθέτει παραγωγή αλουμινίου με χαμηλότερες εκπομπές σε εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν υδροηλεκτρική ενέργεια. Αυτό αφορά κυρίως την ενεργοβόρα ηλεκτρόλυση και δεν σημαίνει ότι ολόκληρη η αλυσίδα από τον βωξίτη λειτουργεί χωρίς εκπομπές.

Η Rio Tinto είχε επενδύσει και σε άλλα έργα λιθίου, όπως το Rincon στην Αργεντινή και το αμφιλεγόμενο έργο Jadar στη Σερβία, ένα σημαντικό ευρωπαϊκό έργο λιθίου.

Ο όμιλος παρέμενε σημαντικός παραγωγός σιδηρομεταλλεύματος, ενώ επιδίωκε ανάπτυξη σε χαλκό, αλουμίνιο χαμηλότερων εκπομπών και λίθιο. Η σύνδεση αυτών των μετάλλων με την ενεργειακή μετάβαση δεν αναιρεί τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, τις κοινωνικές αντιδράσεις ή τους κινδύνους υλοποίησης των έργων.

Αναφορά Μελέτης:

^{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}