Εκμετάλλευση Γεωθερμικών Πιστών για την Κάλυψη των Αναγκών μας σε Λίθιο

Η Αναζήτηση για Όλο και Περισσότερο Λίθιο

Με την άνοδο των ηλεκτρικών οχημάτων, η ζήτηση για μπαταρίες λιθίου-ιόντων εκτοξεύτηκε, όπως και η ανάγκη για πόρους λιθίου. Αναμένεται αυτή η ζήτηση να συνεχίσει να αυξάνεται εκθετικά, με μόνο την κλίση της καμπύλης να παραμένει αβέβαιη, ανάλογα με την ταχύτητα υιοθέτησης των ηλεκτρικών οχημάτων.

Πηγή: Statista

Αυτό έχει δημιουργήσει προβλήματα, καθώς το λίθιο είναι δύσκολο στην εξόρυξη. Στο παρελθόν, αυτό προκάλεσε ακραίες διακυμάνσεις τιμών, με αποτέλεσμα τα έξοδα εισροών να κυμαίνονται έντονα για τους κατασκευαστές μπαταριών και ηλεκτρικών οχημάτων.

Πηγή: Carbon Credit

Προς το παρόν, το λίθιο παράγεται κυρίως από σκληρό πετρώμα ή αλμυρές υγρές αλγές, και τα δύο απαιτούν μεγάλη κατανάλωση ενέργειας ή νερού.

Μια εναλλακτική λύση θα ήταν η παραγωγή λιθίου από γεωθερμικές αλγές, το νερό που βρίσκεται σε υπόγειες αποθέσεις. Ωστόσο, αυτό ήταν τεχνικά δύσκολο.

Αυτό μπορεί να έχει αλλάξει χάρη στην εργασία των ερευνητών του Πανεπιστημίου Rice, οι οποίοι δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο αξιόλογο περιοδικό PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) με τίτλο «Τρισκοπικός ηλεκτροχημικός αντιδραστήρας για επιλεκτική εξαγωγή λιθίου από αλγές¹».

Από Πού Προέρχεται το Λίθιο;

Το λίθιο αποτελεί μόνο το 0,002 % του φλοιού της Γης και σπάνια βρίσκεται σε συγκεντρωτικές αποθέσεις που είναι εμπορικά βιώσιμες.

Προς το παρόν, το μεγαλύτερο μέρος των παγκόσμιων μπαταριών και του επεξεργασμένου λιθίου προέρχεται από την Κίνα. Το ίδιο το ορυκτό εξορύσσεται κυρίως στο «τρίγωνο του λιθίου» (Χιλή, Αργεντινή, Βολιβία), στην Κίνα και στην Αυστραλία.

Πηγή: Progress in Natural Science

Αυτό οδήγησε άλλες χώρες να αναζητήσουν εναλλακτικές πηγές, με τις υπόγειες αλγές (αλμυρό νερό) να αποτελούν καλό υποψήφιο. Για παράδειγμα, πρόσφατα ανακαλύφθηκε ότι το Arkansas μπορεί να περιέχει περισσότερους πόρους λιθίου σε αλγές που βρίσκονται δίπλα σε κοιτάσματα πετρελαίου και φυσικού αερίου, από όλα τα προηγούμενα γνωστά αποθέματα λιθίου στις ΗΠΑ.

Αυτές οι αλγές συχνά περιέχουν σχετικά υψηλή συγκέντρωση λιθίου. Το ζήτημα είναι πώς να εξαχθεί το λίθιο από αυτές τις αλγές, καθώς συνήθως περιέχουν επίσης ένα σύνθετο μείγμα άλλων ορυκτών.

Επειδή αυτές οι αλγές είναι πολύ συγκεντρωμένες, η άμεση εξαγωγή λιθίου (DLE) εξετάζεται ως εναλλακτική λύση στην μεγάλη δεξαμενή εξάτμισης που χρησιμοποιείται μέχρι τώρα.

Πηγή: Euronews

Άμεση Εξαγωγή Λιθίου

Η άμεση εξαγωγή στοχεύει στα άτομα του λιθίου μέσω μιας επιλεκτικής διαδικασίας εξαγωγής. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με μερικές διαφορετικές μεθόδους:

• DLE βασισμένο στην απορρόφηση, όπου το λίθιο απορροφάται φυσικά από ένα ειδικό υλικό.
• DLE βασισμένο στην ανταλλαγή ιόντων, όπου το λίθιο ανταλλάσσεται με κατιόντα (θετικά ιόντα).
• DLE βασισμένο στην εξαγωγή με διαλύτη, όπου ένας οργανικός υγρός διαλύτης απορροφά και διαλύει το λίθιο από την αλγή.

Πηγή: Lithium Harvest

Ηλεκτροχημική Εξαγωγή Λιθίου

Μια άλλη επιλογή που δεν έχει διερευνηθεί πολύ είναι η ηλεκτροχημική εξαγωγή λιθίου. Η ιδέα είναι να χρησιμοποιηθεί ένα ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα για να διαχωριστεί το λίθιο από τα άλλα ορυκτά στην αλγή.

Όπως είπαμε, αυτές οι αλγές περιέχουν πολλά άλλα ορυκτά με παρόμοια μεγέθη και φορτία ιόντων, όπως μαγνήσιο, ασβέστιο, νάτριο και κάλιο. Αυτό καθιστά οποιαδήποτε μέθοδο που βασίζεται μόνο στις ιδιότητες των ιόντων δύσκολη, καθώς απαιτείται πολλαπλή επανάληψη για να επιλεγεί αποκλειστικά το λίθιο.

Η εναλλακτική θα μπορούσε να είναι η χρήση ηλεκτρικού ρεύματος, αλλά οι αλγές συχνά περιέχουν πολλά χλωριούχα ιόντα που μπορούν να μετατραπούν σε εξαιρετικά τοξικό αέριο χλωρίου κατά τις παραδοσιακές ηλεκτροχημικές διαδικασίες απομόνωσης του λιθίου.

Το αέριο χλώριο, γνωστό και ως αλογόνο, χρησιμοποιήθηκε σημαντικά ως αέριο μάχης κατά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο. Ωστόσο, το πρόβλημα της παραγωγής του κατά την ηλεκτροχημική εξαγωγή λιθίου έχει μέχρι τώρα εμποδίσει τη χρήση αυτής της τεχνολογίας εμπορικά.

Χρήση Τεχνολογίας Μπαταριών για την Εξαγωγή Λιθίου

Παραδόξως, οι καινοτομίες στην τεχνολογία μπαταριών μπορεί να βοηθήσουν στην επίλυση του προβλήματος της εξαγωγής λιθίου για τις ίδιες μπαταρίες. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Rice χρησιμοποίησαν μια νεοαναπτυγμένη μεμβράνη γυαλιού κεραμικού αγώγιμης λιθίου-ιόντων (LICGC), μια τεχνολογία που χρησιμοποιείται συχνά στις μπαταρίες αλλά δεν είχε ποτέ εφαρμοστεί στην επεξεργασία λιθίου. Η LICGC είναι ένα στερεό ηλεκτρολύτη που αποτελεί καλό υποψήφιο για την κατασκευή στερεών μπαταριών.

Η μεμβράνη είναι πολύ αποτελεσματική στο να επιτρέπει επιλεκτικά μόνο στα ιόντα λιθίου να περάσουν, ενώ εμποδίζει τα ιόντα των άλλων χημικών.

Ηλεκτροχημικός Αντιδραστήρας τριών Θάλαμων

Οι παραδοσιακοί ηλεκτροχημικοί αντιδραστήρες για την εξαγωγή λιθίου σχεδιάζονται γύρω από 2 θάλαμους: ο πρώτος περιέχει την στοχευόμενη αλγή, και ο δεύτερος περιέχει το εξαγόμενο λίθιο.

Προσθέτοντας τη μεμβράνη LICGC στη μέση, οι ερευνητές δημιούργησαν έναν ενδιάμεσο τρίτο θάλαμο, όπου κυρίως μόνο το λίθιο μπορεί να περάσει μέσω της LICGC.

«Ο τομέας μας έχει αντιμετωπίσει για πολύ καιρό τις αναποτελεσματικότητες και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της εξαγωγής λιθίου. Αυτός ο αντιδραστήρας αποτελεί απόδειξη της δύναμης του συνδυασμού θεμελιώδους επιστήμης με μηχανική ευφυΐα για την επίλυση προβλημάτων του πραγματικού κόσμου.»
Haotian Wang, αναπληρωτής καθηγητής χημικής και βιομοριακής μηχανικής στο Rice.

Κατά τις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν από τους ερευνητές, το ποσοστό καθαρότητας του λιθίου έφτασε το 97,5 %. Παράλληλα, οι συγκεντρώσεις των Na+, K+, Mg2+ και Ca2+ ήταν τόσο χαμηλές που έπεσαν κάτω από το όριο ανίχνευσης των οργάνων των ερευνητών.

Πιο σημαντικό, είναι ιδιαίτερα αποδοτικό στο να αποκλείει τα χλωριούχα ιόντα, μειώνοντας δραματικά την παραγωγή αερίου χλωρίου. Αντί να καταναλώνει πολύ ενέργεια και να δημιουργεί επιβλαβή αέρια, μόνο το 6,4 % της συνολικής ισχύος αντιδρούσε με τα χλωριούχα ιόντα στο νέο σχεδιασμό.

 Ωστόσο, Κάποια Ζητήματα Χρειάζονται Διόρθωση

Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, οι ερευνητές παρατήρησαν συσσώρευση νατρίου στην μεμβράνη LICGC. Εάν δεν ελεγχθεί, αυτή η συσσώρευση μπορεί να επηρεάσει την αποδοτικότητα του αντιδραστήρα με την πάροδο του χρόνου. Έτσι, μέχρι να λυθεί, ο τρισκοπικός ηλεκτροχημικός αντιδραστήρας δεν θα είναι έτοιμος για εμπορική κλίμακα.

Μία από τις δυνατότητες που εξετάστηκαν για την επίλυση του προβλήματος είναι η προεπεξεργασία της αλγης ώστε να μειωθεί η περιεκτικότητα σε νάτριο.

Μια άλλη είναι η εύρεση εξειδικευμένων επικαλυμμάτων μεμβράνης για να αποτρέπουν την προσκόλληση των ιόντων νατρίου από την αρχή.

Επένδυση σε Λίθιο και Τεχνολογία Μπαταριών

Οι μπαταρίες λιθίου-ιόντων έχουν ήδη αλλάξει τον κόσμο πολλές φορές, από το να επιτρέπουν στους ανθρώπους να μεταφέρουν προηγμένα ηλεκτρονικά παντού μέχρι την τροφοδοσία αυτοκινήτων αποκλειστικά με ηλεκτρισμό.

Μπορεί να το κάνουν ξανά, ή άλλοι τύποι μπαταριών, επιτρέποντας ένα 100 % ανανεώσιμο δίκτυο ενέργειας ή την ηλεκτροκίνηση αεροπλάνων όταν επιτευχθεί επαρκής ενεργειακή πυκνότητα.

Μπορείτε να επενδύσετε σε εταιρείες σχετικές με μπαταρίες μέσω πολλών χρηματιστών, και μπορείτε να βρείτε εδώ, στο securities.io, τις προτάσεις μας για τους καλύτερους χρηματιστές στις ΗΠΑ, τον Καναδά, την Αυστραλία, το Ηνωμένο Βασίλειο, καθώς και σε πολλές άλλες χώρες.

Αν δεν ενδιαφέρεστε να επιλέξετε συγκεκριμένες εταιρείες λιθίου ή μπαταριών, μπορείτε επίσης να εξετάσετε βιοτεχνολογικά ETFs όπως το Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), το Lithium & Battery Tech ETF (LIT) της Global X, ή το WisdomTree (WT ) Battery Solutions UCITS ETF, που θα προσφέρουν πιο διαφοροποιημένη έκθεση για να εκμεταλλευτείτε την αυξανόμενη βιομηχανία λιθίου και μπαταριών.

Ή μπορείτε να συμβουλευτείτε τη λίστα μας «Top 10 Μετοχές Μετάλλων Μπαταριών & Μεταλλευτικών Εταιρειών Ανανεώσιμης Ενέργειας».

Εταιρεία Άμεσης Εξαγωγής Λιθίου

Rin Tinto

Η Rio Tinto (RIO ) είναι γίγαντας της μεταλλευτικής βιομηχανίας (η δεύτερη μεγαλύτερη στον κόσμο), με ισχυρή παρουσία στην εξόρυξη σιδήρου, καθώς και χαλκού, αλουμινίου, χρυσού, ουρανίου κ.λπ.

Η Rio Tinto επεκτείνεται γρήγορα, ιδιαίτερα με το τεράστιο έργο ορυχείου σιδήρου Simandou στη Γουινέα και το ορυχείο χαλκού Oyu Tolgoi, το μεγαλύτερο έργο στην ιστορία της Μογγολίας.

Αναμένεται η Rio Tinto να συνεισφέρει το 25 % των όγκων ανάπτυξης στην παγκόσμια προσφορά χαλκού τα επόμενα 5 χρόνια.

Πρόσφατα έκανε μια τεράστια είσοδο στον τομέα εξόρυξης λιθίου, με την εξαγορά του γιγάντιου Arcadium Lithium , που αποτελεί αποτέλεσμα της συγχώνευσης το 2023 των μεγάλων παραγωγών λιθίου Allkem & Livent, καθιστώντας το τρίτο μεγαλύτερο παραγωγό λιθίου παγκοσμίως.

Πηγή: Arcadium

Η συγχώνευση δημιούργησε μια εταιρεία που καλύπτει όλα τα στάδια παραγωγής και επεξεργασίας λιθίου. Η Arcadium έχει σχέδια επέκτασης για να διπλασιάσει την παραγωγική της ικανότητα μέχρι το τέλος του 2028.

Arcadium Innovations

DLE

Σχετικά με αυτήν την εξαγορά, αυτό που περιγράφεται ως «το πραγματικό βραβείο της Rio Tinto» είναι η τεχνολογία άμεσης εξαγωγής λιθίου (DLE) της Arcadium. Η Arcadium εργάζεται στην DLE από το 1996, σε συνδυασμό με δεξαμενές εξάτμισης, και πρόσφατα σημείωσε σημαντική πρόοδο στο να την καταστήσει εμπορικά βιώσιμη ως ανεξάρτητη μέθοδο εξαγωγής.

Ιδιαίτερα, η Livent εξαγόρασε την ILiAD Technologies το 2023.

«Η Πλατφόρμα Τεχνολογίας ILiAD συνδυάζει ένα ανώτερο επιλεκτικό απορροφητικό λιθίου με συνεχή επεξεργασία κρεβατιού αντίθετης ροής»
«Η Livent είναι ο κορυφαίος παγκόσμιος χρήστης και ο μεγαλύτερος εκμεταλλευτής των διαδικασιών παραγωγής βασισμένων στην DLE, και είμαστε ενθουσιασμένοι που αναγνώρισαν τα πλεονεκτήματα που φέρνει η ILiAD στο μέλλον της DLE.»

Φαίνεται ότι η μακροπρόθεσμη εμπειρία της Arcadium με την DLE, και η «τεράστια γκάμα αλγών πλούσιων σε λίθιο υπό ποικίλες συνθήκες» της ILiAD, ήταν κύριος λόγος για την απόφαση της Rio Tinto να εξαγοράσει την Arcadium, εκτός από τη χαμηλή της αποτίμηση λόγω της κυκλικής φύσης των αγορών λιθίου.

Ενώ μακροπρόθεσμα η ηλεκτροχημική εξαγωγή λιθίου μπορεί να αντικαταστήσει τις μεθόδους βασισμένες σε απορροφητικά, είναι επίσης πιθανό ότι η εμπειρία στην κλιμακωμένη DLE θα αποδώσει οπωσδήποτε εάν αυτή γίνει η κύρια μέθοδος εξαγωγής λιθίου στο μέλλον.

Lithium Foil

Η Arcadium ανέπτυξε επίσης το LIOVIX, μια μορφή εκτυπώσιμης λωρίδας λιθίου που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση της απόδοσης των μπαταριών, τη μείωση του κόστους παραγωγής και τη μείωση της χρήσης λιθίου.

Πηγή: Arcadium

Πράσινο Προφίλ της Rio Tinto

Η εξαγορά της Arcadium έβαλε σταθερά τη Rio Tinto στο στρατόπεδο των καινοτόμων της μεταλλευτικής βιομηχανίας μετά την καινοτομία της στην εξαγωγή χαλκού μέσω της επιχείρησής της Nuton. Η νέα τεχνολογία της Nuton επιτρέπει πολύ υψηλότερο ρυθμό ανάκτησης χαλκού από το εξορυγμένο ορυκτό.

Η παραγωγή αλουμινίου της Rio Tinto είναι χαμηλού άνθρακα, χάρη στη χρήση υδροηλεκτρικής ενέργειας για την επεξεργασία της βωξίτη σε αλουμίνιο και στη συνέχεια αλουμίνιο.

Η Rio Tinto επίσης επένδυσε σε άλλα έργα λιθίου, πρόσφατα εξαγοράζοντας το έργο Ricon στην Αργεντινή και το αμφιλεγόμενο έργο λιθίου Jadar στη Σερβία (πιθανώς το μεγαλύτερο έργο λιθίου στην Ευρώπη).

Λόγω των πρόσφατων εξαγορών και νέων έργων, η Rio Tinto θα πρέπει όλο και περισσότερο να θεωρείται κυρίως μεταλλευτής σιδήρου, με ένα ολοένα και πιο πράσινο προφίλ και ισχυρή ανάπτυξη σε όλα τα μέταλλα που απαιτούνται για τη μετάβαση στην ενέργεια, ιδιαίτερα χαλκό, αλουμίνιο χαμηλού άνθρακα και λίθιο.

Αναφορά Μελέτης:

^{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, S. L. (2024). Τρισκοπικός ηλεκτροχημικός αντιδραστήρας για επιλεκτική εξαγωγή λιθίου από αλγές. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, 121(47), e2410033121. https://doi.org/10.1073/pnas.2410033121}