Onko Arkansasilla vastaus litiumtarpeisiimme?

Litiumin toimituksen tärkeys

Lithium on nopeasti noussut erittäin tärkeäksi hyödykkeeksi, pääosin sähköautojen ja uusiutuvan energian kasvun sekä niihin liittyvän massiivisen litiumioniakkujen kysynnän vuoksi. Odotetaan, että kysyntä jatkaa eksponentiaalista kasvuaan vuoteen 2030 asti, mikä tekee nykyisestä 1 189 000 MT litiumkarbonaattivastaavaa (LCE) -kysynnästä pieneltä vaikuttavan.

Lähde: Statista

Vaikka litiumioni saattaa jonain päivänä muuttua hieman vanhentuneeksi teknologian, litium todennäköisesti säilyy tärkeänä osana akkujen kemiaa, erityisesti jos litiummetalliset kiinteän tilan akut yleistyvät.

Tämä kysynnän kasvu on johtanut epävakaisiin litiumhintoihin, joissa puutteet aiheuttavat suuria hintapiikkejä, joita seuraa romahduksia.

Lähde: Carbon Credit

Se on myös tehnyt litiumin toimituksen varmistamisesta strategisen huolen, erityisesti kun yhä useammat teollisuudenalat riippuvat vakaasta litiumakkujen toimituksesta, sähköyhtiöistä autonvalmistajiin.

Tällä hetkellä suurin osa maailman akkuista ja jalostetusta litiumista tulee Kiinasta. Itse mineraali louhitaan pääasiassa “litiumkolmiossa” (Chile, Argentiina, Bolivia), Kiinassa ja Australiassa.

Lähde: Progress in Natural Science

Litiumin tuotanto on ollut melko hidasta Pohjois-Amerikassa huolimatta suurista resursseista. Näiden resurssien on nyt osoitettu olevan vieläkin suurempia, kun Arkansasissa löydettiin massiivisia litiumdeposiitteja. Tämä löytö tehtiin Yhdysvaltain geologisen tutkimuksen, Arkansasin energia- ja ympäristöviraston tutkijoiden toimesta, ja se julkaistiin Science Advances -lehdessä otsikolla “Evaluation of the lithium resource in the Smackover Formation brines of southern Arkansas using machine learning¹“.

Uusi litiumkolmio?

Litiumkolmio on Etelä-Amerikassa sijaitseva rajavyöhyke kolmen maan välillä, jossa on massiivisia litiumrikkaiden suolojen määriä, joista suuri osa maailman litiumista saadaan.

Yhdysvalloilla näyttää olevan oma litiumkolmionsa Arkansasin, Texasin ja Louisianan risteyskohdassa.

Lähde: Science Advances

Ja löytö on massiivinen, mahdollisesti kaksinkertaistaen yön yli Yhdysvaltojen arvioidut litiumivarannot.

Käyttäen näitä ennustettuja litiumikarttoja varannon parametreilla ja geologisilla tiedoilla, laskimme, että Smackover-formationin suoloissa Etelä-Arkansasissa on 5,1–19 miljoonaa tonnia litiumia, mikä vastaa 35–136 % nykyisestä Yhdysvaltojen litiumivarantojen arviosta.

Miten se löydettiin?

Tiesi jo, että alueen öljy‑ ja kaasuesiintymät olivat myös rikkaita bromidia ja litiumia sisältävissä suoloissa. Kuitenkin aikaisemmat analyysit pystyivät vain antamaan viitteitä litiumin sisällöstä suolinäytteen paikassa, tulokset vaihtelivat laajasti 0,08–1700 mg/litra.

Siksi tutkijat käyttivät tekoälyanalyysiä yhdistääkseen kaikki tunnetut mittaukset ja alueen geologiset tiedot. Koska aluetta on tutkittu laajasti öljy‑ ja kaasuntuotannon vuoksi, sen alainen rakenne on melko hyvin dokumentoitu.

Tässä tutkimuksessa käytämme julkaistuja ja äskettäin kerättyjä suolan litiumipitoisuustietoja kouluttaaksemme koneoppimismallin ja luodaksemme tilallisesti jatkuvan kartan ennustetusta litiumista Smackover-formationin suoloissa Etelä-Arkansasissa käyttäen geologisia, geokemiallisia ja lämpötilaan liittyviä selittäviä muuttujia.

Tämä analyysi osoitti, että yksi kohde, Smackover-formation, oli paljon lupaavampi kuin muut.

Lähde: Science Advances

Litiumin sisällön ennustaminen

Tekoälypohjainen analyysi pystyi määrittämään tärkeimmän ennustavan tekijän, joka johtaa litiumin läsnäoloon tai sen puuttumiseen:

• Liukenevat rikkivety (H2S) -koncentratiot.
• Suolinäytteen syvyys
• Smackover-formationin yläosan korkeus
• Smackover-formationin paksuus

Lähde: Science Advances

Riippuen alimmista ja korkeimmista arvioista suolavolyymille ja litiumipitoisuudelle, Smackover-formationissa saatavilla oleva kokonaismäärä voisi olla:

• 1 miljontatonni (vähäistä litiumia, pieni määrä).
• 11 miljontatonnia (keskimääräistä litiumia, keskikokoinen määrä).
• 11 miljontatonnia (korkea litiumipitoisuus, suuri määrä).

Lähde: Science Advances

Litium sivutuotteena

Jotkut näistä suoloista on jo nostettu pintaan bromin tuotannon hyödyntämisen tai öljy‑ ja kaasuntuotannon sivutuotteena.

Yhteensä noin 5000 tonnia, eli alle 0,1 % Smackover-formationin saatavilla olevasta litiumivarannosta, on nostettu pintaan suoloina öljy‑, kaasu‑ ja brominiteollisuuden jätevirtoina.

Tämä edustaa pientä prosenttiosuutta saatavilla olevasta kokonaisvarannosta, mutta olisi silti riittänyt kattamaan Yhdysvaltojen vuoden 2022 litiumkulutuksen, mikä havainnollistaa tämän resurssin potentiaalia.

Ja “Big Oil” tarkastelee mahdollisuutta hyödyntää alueen porausosaamistaan, Exxonin suunnitelmien kanssa porata “litiumkaivo”.

Suora litiumin poisto (DLE)

Uusi kolmas litiumin poisto­teknologia

Tällä hetkellä litiumia tuotetaan enimmäkseen kahdella eri menetelmällä.

Ensimmäinen on litiumrikkaan kiven, kuten spodumeenin, murskaaminen, joka on Australian tuottaman litiumin tyyppi.

Toinen on suolan haihdutus auringon energialla laajoissa haihdutusaltaissa. Tämä on erittäin kustannustehokas menetelmä, mutta se kuluttaa myös paljon vettä, kerää vain 50 % saatavilla olevasta litiumista ja aiheuttaa merkittävää saastumista.

Kolmas menetelmä on nyt kehitettävänä: suora litiumin poisto.

Selektiiviset kalvot

Yleisesti käytetyt litiumin konsentraatiomenetelmät perustuvat haihdutukseen ja/tai mineraalikonsentraatioon. Sen sijaan suora poisto kohdistaa litiumatomit selektiivisen poistojärjestelmän kautta. Tämä voidaan toteuttaa muutamalla eri menetelmällä:

• Adsorptiopohjainen DLE, jossa litium absorboituu fyysisesti omistautuneeseen materiaaliin.
• Ioninvaihtopohjainen DLE, jossa litium vaihdetaan kationeihin (positiiviset ionit).
• Liuotinevästöpohjainen DLE, jossa orgaaninen nesteliuos absorboi ja liuottaa litiumin pois suolasta.

Lähde: Lithium Harvest

Öljykenttien suolat voivat olla tärkeä litiumresurssi, koska nämä suolat esiintyvät maailmanlaajuisesti, niitä pidetään muuten öljy‑, kaasu‑ ja suoliteollisuuden jäteaineina, ja — riippuen suoran litiumin poisto­teknologioiden toteutettavuudesta — ne eivät vaadi suurta jalanjälkeä, kuten altaiden suolojen konsentraatiota varten käytetyt haihdutusprosessit

“Evaluation of the lithium resource in the Smackover Formation brines of southern Arkansas using machine learning”.

Litiumin nanosuodatus

Uusi suoran poiston menetelmä on saattanut myös löytyä Monashin yliopiston (Australia) tutkijoiden toimesta, julkaistu Nature Sustainability -lehdessä otsikolla “Sustainable lithium extraction and magnesium hydroxide co-production from salt-lake brines”.

He käyttivät EDTA-avusteista löysää nanosuodatusta (EALNF) litiumin erottamiseen. Tämä menetelmä pystyy erottamaan sekä litiumia että magnesiumia samanaikaisesti, parantaen toiminnan kokonaistehokkuutta. Aikaisemmin magnesiumia on pidetty litiumin poiston jätteenä.

Prosessi saavuttaa erittäin korkean Mg2+-hylkäämisen (99,85 %), erittäin nopean Li+-virran ja ennennäkemättömän Li+/Mg2+-erottelukertoimen teollisissa olosuhteissa.

Magnesium on usein läsnä suolassa ja voi aiheuttaa ongelmia litiumin selektiivisessä poisto­prosessissa. Tämä on usein saanut nämä resurssit jäämään huomiotta “helpompien” suolojen eduksi.

“Teknologiamme saavuttaa 90 % litiumin talteenoton, lähes kaksinkertaisen suorituskyvyn perinteisiin menetelmiin verrattuna, samalla merkittävästi lyhentäen poistoaikaa vuosista vain viikkoihin.”

Se kuluttaa myös vähemmän vettä kuin odottaa suolan haihtumista keinotekoisissa altaissa. Itse asiassa se jopa tuottaa makeaa vettä sivutuotteena sen kuluttamisen sijaan. Kun litiumresursseja on paljon vesipitoisilla alueilla, tämä voi tehdä eron.

Sijoittaminen litiumiin ja akuteknologiaan

Litiumioniakut ovat jo muuttaneet maailmaa useaan otteeseen, mahdollistamalla kehittyneiden elektroniikkalaitteiden kantamisen kaikkialle sekä sähköautojen ajamisen pelkällä sähköllä.

Ne saattavat edelleen tehdä sen uudelleen, tai muut akkutyypit, mahdollistamalla 100 % uusiutuvan energian sähköverkko tai lentokoneiden sähköistämisen, kun saavutetaan riittävän korkea energiateho.

Voit sijoittaa akkuun liittyviin yrityksiin monien välittäjien kautta, ja löydät täältä, securities.io-sivustolta, suosituksemme parhaista välittäjistä Yhdysvalloissa, Kanadassa, Australiassa, Yhdistyneessä kuningaskunnassa, sekä monissa muissa maissa.

Jos et ole kiinnostunut valitsemaan tiettyjä akkuyrityksiä, voit myös tarkastella bioteknologia-ETF:iä, kuten Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X:n Lithium & Battery Tech ETF (LIT), tai WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), jotka tarjoavat monipuolisemman altistuksen hyödyntääkseen kasvavaa litium- ja akku‑teollisuutta.

Tai voit tutustua meidän “Top 10 Battery Metals & Renewable Energy Mining Stocks” -listaukseemme.

Suoran litiumin poiston yritys

Rio Tinto (RIO ) on kaivosalan jättiläinen (maailman toiseksi suurin), jolla on vahva läsnäolo rautakaivoksissa sekä kuparissa, alumiinissa, kullassa, uraanissa ym.

Rio Tinto laajenee nopeasti, erityisesti Simandoun megarautakaivoshankkeen Guineassa sekä Oyu Tolgoi -kuparikaivoksen, Mongolian historian suurimpana hankkeena.

Rio Tinton odotetaan tarjoavan 25 % kasvumääristä globaalissa kuparitarjonnassa seuraavien viiden vuoden aikana.

Viime aikoina se on tehnyt massiivisen tulon litiumikaivossektoriin, hankkimalla litiumjättiläisen Arcadium Lithium , joka itsessään on vuoden 2023 yhdistymisen tulos suurten litiumtuottajien Allkemin ja Liventin välillä, tehden siitä maailman kolmanneksi suurimman litiumtuottajan.

Lähde: Arcadium

Yhdistyminen loi yrityksen, joka kattaa kaikki litiumin tuotanto- ja prosessointivaiheet. Arcadiumin laajentumissuunnitelmat tähtäävät kapasiteetin kaksinkertaistamiseen vuoden 2028 loppuun mennessä.

Arcadium Innovations

DLE

Tähän yritysostoon liittyen, mitä on kuvattu “Rio Tinton todelliseksi palkinnoksi” on Arcadiumin suora litiumin poisto (DLE) -teknologia. Arcadium on itse asiassa työskennellyt DLE:n parissa vuodesta 1996, yhdistettynä haihdutusaltaisiin, ja on äskettäin edistynyt merkittävästi sen kaupallisen elinkelpoisuuden saavuttamisessa itsenäisenä poistojärjestelmänä.

Erityisesti Livent hankki ILiAD Technologiesin vuonna 2023.

“ILiAD Technology Platform yhdistää erinomaisen litiumin selektiivisen adsorbentin jatkuvaan vastavirtaiseen sängynkäsittelyyn”

“Livent on maailman johtava toimija ja suurin DLE-pohjaisten tuotantoprosessien käyttäjä, ja olemme innoissamme siitä, että he ovat tunnistaneet ILiAD:n tuomat edut DLE:n tulevaisuudessa.

Näyttää siltä, että Arcadiumin pitkäaikainen DLE-osaaminen ja ILiAD:n “laaja valikoima litiumia sisältäviä suoloja monenlaisissa olosuhteissa” olivat keskeinen syy Rio Tinton päätökseen hankkia Arcadium, sen lisäksi että Arcadiumin alhainen arvostus johtui litiumimarkkinoiden syklisestä luonteesta.

Lithium Foil

Arcadium on myös kehittänyt LIOVIX:n, tulostettavan litiumfolien muodon, jota voidaan käyttää akkujen suorituskyvyn parantamiseen, valmistuskustannusten vähentämiseen ja litiumin käytön vähentämiseen.

Lähde: Arcadium

Rio Tinton vihreä profiili

Arcadiumin yritysosto asetti Rio Tinton selvästi kaivosalan innovaattoreiden joukkoon sen innovaation jälkeen kuparin poisto­tekniikassa sen hankkeen Nuton. Nutonin uusi teknologia mahdollistaa paljon korkeamman kuparin talteenottoprosentin louhitusta malmista.

Rio Tinton alumiinituotanto on vähähiilinen, kiitos vesivoiman, jota käytetään bauxiitin jalostamiseen alumiiniksi ja sen jälkeen alumiiniksi.

Rio Tinto on myös investoinut muihin litiumhankkeisiin, hankkimalla äskettäin Ricon-hankkeen Argentiinassa ja kiistanalaisen Jadar-litiumhankkeen Serbiassa (mahdollisesti suurin litiumhanke Euroopassa).

Viimeaikaisten yritysostojensa ja uusien hankkeidensa vuoksi Rio Tinton tulisi yhä enemmän nähdä ydinkorvanaan rautakaivoksena, jonka vihreä profiili vahvistuu ja jonka kasvu on vahvaa kaikissa energiasiirtymään tarvittavissa metalleissa, erityisesti kuparissa, vähähiilisessä alumiinissa ja litiumissa.

Tutkimusviite:

^{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}