क्या आर्कांसस हमारे लिथियम की जरूरतों का उत्तर रखता है?

लिथियम आपूर्ति का महत्व

Lithium जल्दी ही एक बहुत महत्वपूर्ण वस्तु बन गया है, मुख्यतः इलेक्ट्रिक वाहनों (EVs) और नवीकरणीय ऊर्जा के उदय तथा लिथियम-आयन बैटरियों की विशाल मांग के कारण। इस मांग के 2030 तक घातीय रूप से बढ़ने की उम्मीद है, जिससे वर्तमान 1,189,000 मीट्रिक टन लिथियम कार्बोनेट समकक्ष (LCE) की मांग तुलनात्मक रूप से छोटी लगती है।

स्रोत: Statista

हालाँकि लिथियम-आयन तकनीक एक दिन कुछ हद तक पुरानी हो सकती है, लिथियम संभवतः बैटरी रसायन विज्ञान का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बना रहेगा, विशेषकर यदि लिथियम-धातु ठोस-स्थिति बैटरियां मुख्यधारा बन जाएँ।

इस मांग वृद्धि ने लिथियम की कीमतों में अस्थिरता लाई है, जहाँ कमी के कारण बड़ी मूल्य उछाल होते हैं, उसके बाद गिरावट आती है।

स्रोत: Carbon Credit

इसने लिथियम आपूर्ति को सुरक्षित करना एक रणनीतिक चिंता बना दिया है, विशेषकर क्योंकि अधिक से अधिक उद्योग, विद्युत उपयोगिता कंपनियों से लेकर ऑटोमोबाइल निर्माताओं तक, स्थिर लिथियम बैटरी आपूर्ति पर निर्भर हो रहे हैं।

वर्तमान में, दुनिया की अधिकांश बैटरियां और शुद्ध लिथियम चीन से आती हैं। यह खनिज मुख्यतः ‘लिथियम त्रिकोण’ (चिली, अर्जेंटीना, बोलीविया), चीन और ऑस्ट्रेलिया में निकाला जाता है।

स्रोत: Progress in Natural Science

उत्तरी अमेरिका में बड़े संसाधनों के बावजूद लिथियम उत्पादन काफी धीमा रहा है। अब इन संसाधनों को और भी बड़े पाया गया है, आर्कांसस में विशाल लिथियम जमा की खोज हुई है। यह खोज यूएस जियोलॉजिकल सर्वे, आर्कांसस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी एंड एनवायरनमेंट के शोधकर्ताओं द्वारा की गई और साइंस एडवांसेज में शीर्षक के तहत प्रकाशित हुई: “स्मैकओवर फॉर्मेशन के ब्राइन में दक्षिणी आर्कांसस में लिथियम संसाधन का मूल्यांकन मशीन लर्निंग का उपयोग करके¹।”

एक नया लिथियम त्रिकोण?

लिथियम त्रिकोण दक्षिण अमेरिका में तीन देशों के बीच की सीमा क्षेत्र है, जिसमें लिथियम-समृद्ध ब्राइन की विशाल मात्रा होती है, जिससे विश्व के लिथियम का बड़ा प्रतिशत प्राप्त होता है।

संयुक्त राज्य अमेरिका के पास आर्कांसस, टेक्सास और लुइसियाना के संगम पर अपना स्वयं का लिथियम त्रिकोण प्रतीत होता है।

स्रोत: Science Advances

और यह खोज विशाल है, जो संभावित रूप से अमेरिकी लिथियम संसाधनों का अनुमान एक रात में दोगुना कर सकती है।

इन भविष्यवाणी किए गए लिथियम मानचित्रों को जलभंडार पैरामीटर और भूवैज्ञानिक जानकारी के साथ उपयोग करके, हमने गणना की कि दक्षिणी आर्कांसस में स्मैकओवर फॉर्मेशन के ब्राइन में 5.1 से 19 मिलियन टन लिथियम मौजूद है, जो वर्तमान अमेरिकी लिथियम संसाधन अनुमान का 35 से 136% दर्शाता है।

यह कैसे पाया गया?

यह पहले से ज्ञात था कि इस क्षेत्र में तेल और गैस के भंडार भी ब्रोमाइड और लिथियम युक्त ब्राइन में समृद्ध हैं। हालांकि, पूर्व विश्लेषण केवल ब्राइन नमूने के स्थान पर लिथियम सामग्री का संकेत दे सकते थे, जिसके परिणामों की सीमा 0.08 से 1700 मिलीग्राम/लीटर तक थी।

इसलिए शोधकर्ताओं ने एआई विश्लेषण का उपयोग करके सभी ज्ञात माप और क्षेत्र के भूवैज्ञानिक डेटा को एकत्र किया। चूँकि इस क्षेत्र का तेल और गैस उत्पादन के लिए व्यापक रूप से अन्वेषण किया गया है, इसकी भूमिगत संरचना काफी हद तक दस्तावेज़ित है।

इस अध्ययन में, हम प्रकाशित और नई एकत्रित ब्राइन लिथियम सांद्रता डेटा का उपयोग करके एक मशीन-लर्निंग मॉडल को प्रशिक्षित करते हैं और भूवैज्ञानिक, रसायनात्मक और तापमान व्याख्यात्मक चर का उपयोग करके दक्षिणी आर्कांसस में स्मैकओवर फॉर्मेशन के ब्राइन में भविष्यवाणी किए गए लिथियम का एक सतत स्थानिक मानचित्र बनाते हैं।

इस विश्लेषण ने बताया कि एक स्थल, स्मैकओवर फॉर्मेशन, अन्य की तुलना में बहुत अधिक आशाजनक था।

स्रोत: Science Advances

लिथियम सामग्री की भविष्यवाणी

एआई-आधारित विश्लेषण ने लिथियम की उपस्थिति या अनुपस्थिति को निर्धारित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण भविष्यवाणी कारक को पहचान लिया:

• घुलित हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) सांद्रता।
• ब्राइन नमूने की गहराई
• स्मैकओवर फॉर्मेशन के शीर्ष की ऊँचाई
• स्मैकओवर फॉर्मेशन की मोटाई

स्रोत: Science Advances

ब्राइन आयतन और लिथियम सांद्रता के न्यूनतम और अधिकतम अनुमान के आधार पर, स्मैकओवर फॉर्मेशन में उपलब्ध कुल मात्रा इस प्रकार हो सकती है:

• 1 मिलियन टन (कम लिथियम, कम आयतन)।
• 11 मिलियन टन (मध्यम लिथियम, मध्यम आयतन)।
• 11 मिलियन टन (उच्च लिथियम, उच्च आयतन)।

स्रोत: Science Advances

लिथियम एक उपउत्पाद के रूप में

इनमें से कुछ ब्राइन पहले ही सतह पर लाए जा चुके हैं, ब्रोमीन उत्पादन के दोहन या तेल और गैस उत्पादन के उपउत्पाद के रूप में।

कुल मिलाकर, लगभग 5000 टन, या स्मैकओवर फॉर्मेशन में उपलब्ध लिथियम संसाधन का 0.1% से कम, तेल, गैस और ब्रोमीन उद्योगों की अपशिष्ट धारा के रूप में ब्राइन में सतह पर लाए गए हैं।

यह उपलब्ध कुल संसाधन का एक छोटा प्रतिशत दर्शाता है, लेकिन फिर भी 2022 में संयुक्त राज्य की लिथियम खपत को पूरा करने के लिए पर्याप्त होता, जो इस संसाधन की संभावनाओं को दर्शाता है।

और “बिग ऑयल” इस क्षेत्र में अपनी ड्रिलिंग विशेषज्ञता का उपयोग करने की संभावनाओं को देख रहा है, एक्सॉन द्वारा “लिथियम कुआँ” ड्रिल करने की योजनाओं के साथ।

डायरेक्ट लिथियम एक्सट्रैक्शन (DLE)

एक नई तीसरी लिथियम निष्कर्षण तकनीक

वर्तमान में, लिथियम मुख्यतः दो विभिन्न तरीकों से उत्पादित किया जाता है।

पहला तरीका लिथियम-समृद्ध चट्टान, जैसे स्पोड्युमीन, को तोड़ना है, जो ऑस्ट्रेलिया द्वारा उत्पन्न लिथियम का प्रकार है।

दूसरा तरीका विशाल वाष्पीकरण तालाबों में सौर ऊर्जा का उपयोग करके ब्राइन का वाष्पीकरण है। यह एक बहुत लागत-प्रभावी विधि है, लेकिन यह बहुत पानी की खपत करता है, उपलब्ध लिथियम का केवल 50% ही पकड़ता है, और महत्वपूर्ण प्रदूषण उत्पन्न करता है।

एक तीसरी विधि अब विकसित की जा रही है: डायरेक्ट लिथियम एक्सट्रैक्शन।

सेलेक्टिव मेम्ब्रेन

सामान्यतः उपयोग की जाने वाली लिथियम सांद्रता विधियां वाष्पीकरण और/या खनिज सांद्रण पर निर्भर करती हैं। इसके बजाय, डायरेक्ट एक्सट्रैक्शन एक चयनात्मक निष्कर्षण प्रक्रिया के माध्यम से लिथियम परमाणुओं को लक्षित करता है। इसे कुछ विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:

• एडसॉर्प्शन-आधारित DLE, जहाँ लिथियम को एक समर्पित सामग्री द्वारा शारीरिक रूप से अवशोषित किया जाता है।
• आयन एक्सचेंज-आधारित DLE, जहाँ लिथियम को केशनों (धनात्मक आयन) के विरुद्ध बदल दिया जाता है।
• सॉल्वेंट एक्सट्रैक्शन-आधारित DLE, जहाँ एक कार्बनिक द्रव सॉल्वेंट लिथियम को ब्राइन से अलग करके अवशोषित और घोलता है।

स्रोत: Lithium Harvest

ऑइलफ़ील्ड ब्राइन एक महत्वपूर्ण लिथियम संसाधन हो सकते हैं क्योंकि ये ब्राइन विश्व स्तर पर मौजूद हैं, अन्यथा तेल, गैस और ब्राइन उद्योगों के अपशिष्ट उत्पाद माने जाते हैं, और—डायरेक्ट लिथियम एक्सट्रैक्शन तकनीकों की व्यवहार्यता पर निर्भर करते हुए—बेसिन ब्राइन को केंद्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले वाष्पीकरण प्रक्रियाओं के समान बड़े पदचिह्न की आवश्यकता नहीं होगी

“स्मैकओवर फॉर्मेशन के ब्राइन में दक्षिणी आर्कांसस में लिथियम संसाधन का मूल्यांकन मशीन लर्निंग का उपयोग करके।”

लिथियम नैनोफ़िल्ट्रेशन

डायरेक्ट एक्सट्रैक्शन के लिए एक नई विधि मोनाश विश्वविद्यालय (ऑस्ट्रेलिया) के शोधकर्ताओं द्वारा भी खोजी गई हो सकती है, जिसे नेचर सस्टेनेबिलिटी में शीर्षक “सॉल्ट-लेक ब्राइन से सतत लिथियम निष्कर्षण और मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड सह-उत्पादन” के तहत प्रकाशित किया गया।

उन्होंने लिथियम निकालने के लिए EDTA-सहायता प्राप्त ढीली नैनोफ़िल्ट्रेशन (EALNF) का उपयोग किया। यह विधि एक साथ लिथियम और मैग्नीशियम दोनों को निकालने में सक्षम है, जिससे संचालन की कुल दक्षता में सुधार होता है। पहले, मैग्नीशियम को लिथियम निष्कर्षण के अपशिष्ट के रूप में माना जाता था।

यह प्रक्रिया औद्योगिक परिस्थितियों में अल्ट्रा-हाई Mg2+ अस्वीकृति (99.85%), अल्ट्रा-फ़ास्ट Li+ प्रवाह, और अभूतपूर्व Li+/Mg2+ विभाजन कारक प्राप्त करती है।

मैग्नीशियम अक्सर ब्राइन में मौजूद रहता है और लिथियम के चयनात्मक निष्कर्षण में समस्याएँ उत्पन्न कर सकता है। इस कारण अक्सर ऐसे संसाधनों को “आसान” ब्राइन के पक्ष में अनदेखा किया जाता रहा है।

“हमारी तकनीक 90 प्रतिशत लिथियम पुनर्प्राप्ति हासिल करती है, जो पारंपरिक विधियों के प्रदर्शन से लगभग दोगुनी है, जबकि निष्कर्षण के लिए आवश्यक समय को वर्षों से केवल कुछ हफ्तों में घटा देती है।”

यह कृत्रिम तालाबों में ब्राइन के वाष्पीकरण की प्रतीक्षा करने की तुलना में कम पानी की खपत करता है। वास्तव में, यह पानी का उपभोग करने के बजाय एक उपउत्पाद के रूप में ताज़ा पानी भी उत्पन्न करता है। जल-रहित क्षेत्रों में बड़ी मात्रा में लिथियम संसाधनों के साथ, यह अंतर पैदा कर सकता है।

निवेश लिथियम और बैटरी तकनीक

लिथियम-आयन बैटरियों ने पहले ही कई बार दुनिया को बदल दिया है, लोगों को उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स हर जगह ले जाने से लेकर केवल बिजली से कारों को चलाने तक।

वे फिर से ऐसा कर सकते हैं, या अन्य प्रकार की बैटरियां, 100% नवीकरणीय पावर ग्रिड की अनुमति देकर या पर्याप्त ऊर्जा घनत्व तक पहुँचने पर हवाई जहाज़ों को इलेक्ट्रिफ़ाई करने की अनुमति देकर।

आप कई ब्रोकर्स के माध्यम से बैटरी-संबंधी कंपनियों में निवेश कर सकते हैं, और आप यहाँ, securities.io पर, हमारे सर्वोत्तम ब्रोकर्स की सिफारिशें पा सकते हैं: संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा, ऑस्ट्रेलिया, यूनाइटेड किंगडम, और कई अन्य देशों में।

यदि आप विशिष्ट बैटरी कंपनियों को चुनने में रुचि नहीं रखते हैं, तो आप बायोटेक ETFs जैसे Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X का Lithium & Battery Tech ETF (LIT), या WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF देख सकते हैं, जो बढ़ते लिथियम और बैटरी उद्योग का लाभ उठाने के लिए अधिक विविध एक्सपोज़र प्रदान करेंगे।

या आप हमारी “शीर्ष 10 बैटरी धातु और नवीकरणीय ऊर्जा खनन स्टॉक्स” देख सकते हैं।

डायरेक्ट लिथियम एक्सट्रैक्शन कंपनी

रियो टिंटो खनन उद्योग का एक दिग्गज है (विश्व का दूसरा सबसे बड़ा), जिसमें लोहे के खनन के साथ-साथ तांबा, एल्युमिनियम, सोना, यूरेनियम आदि में मजबूत उपस्थिति है।

रियो टिंटो तेजी से विस्तार कर रहा है, विशेष रूप से गिनी में सिमांडू का मेगा आयरन माइन प्रोजेक्ट और मंगोलिया के इतिहास में सबसे बड़ा परियोजना ओयू टोल्गोई तांबा खनन के साथ।

रियो टिंटो से उम्मीद है कि अगले 5 वर्षों में वैश्विक तांबा आपूर्ति में वृद्धि के 25% का योगदान देगा।

हाल ही में इसने लिथियम खनन क्षेत्र में एक बड़ा कदम उठाया है, लिथियम दिग्गज Arcadium Lithium का अधिग्रहण करके, जो स्वयं 2023 में बड़े लिथियम उत्पादकों Allkem और Livent के विलय का परिणाम है, जिससे यह विश्व का तीसरा सबसे बड़ा लिथियम उत्पादक बन गया।

स्रोत: Arcadium

विलय ने लिथियम उत्पादन और प्रसंस्करण के सभी चरणों में एक कंपनी बनाई। Arcadium ने 2028 के अंत तक क्षमता को दोगुना से अधिक करने की विस्तार योजनाएँ बनाई हैं।

Arcadium नवाचार

DLE

इस अधिग्रहण के संबंध में, जिसे “रियो टिंटो का वास्तविक पुरस्कार” कहा गया है, वह Arcadium की डायरेक्ट लिथियम एक्सट्रैक्शन (DLE) तकनीक है। Arcadium वास्तव में 1996 से DLE पर काम कर रहा है, वाष्पीकरण तालाबों के साथ संयोजन में, और हाल ही में इसे एक स्वतंत्र निष्कर्षण विधि के रूप में व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाने में महत्वपूर्ण प्रगति की है।

विशेष रूप से, Livent ने 2023 में ILiAD Technologies का अधिग्रहण किया।

“ILiAD तकनीकी प्लेटफ़ॉर्म एक श्रेष्ठ लिथियम चयनात्मक एडसॉर्बेंट को निरंतर प्रतिकाउंटर बेड प्रोसेसिंग के साथ संयोजित करता है”

“Livent दुनिया का प्रमुख कार्यकर्ता और DLE-आधारित उत्पादन प्रक्रियाओं का सबसे बड़ा उपयोगकर्ता है, और हम उत्साहित हैं कि उन्होंने DLE के भविष्य में ILiAD द्वारा लाए गए लाभों को पहचाना है।”

ऐसा प्रतीत होता है कि DLE में Arcadium की दीर्घकालिक विशेषज्ञता, और ILiAD की “विविध परिस्थितियों में लिथियम-समृद्ध ब्राइन की विस्तृत श्रृंखला” ने रियो टिंटो के Arcadium को अधिग्रहित करने के मुख्य कारणों में से एक था, साथ ही लिथियम बाजारों की चक्रीय प्रकृति के कारण इसका कम मूल्यांकन भी।

लिथियम फॉइल

Arcadium ने LIOVIX भी विकसित किया, जो प्रिंटेबल लिथियम फॉइल का एक रूप है, जिसे बैटरी प्रदर्शन को बढ़ाने, निर्माण लागत को कम करने, और लिथियम उपयोग को घटाने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

स्रोत: Arcadium

रियो टिंटो की हरित प्रोफ़ाइल

Arcadium के अधिग्रहण ने रियो टिंटो को खनन उद्योग के नवप्रवर्तकों के समूह में दृढ़ता से स्थापित किया, अपनी कॉपर निष्कर्षण नवाचार के माध्यम से अपनी वेंचर Nuton. Nuton की नई तकनीक खनिज अयस्क से कॉपर की पुनर्प्राप्ति की दर को बहुत अधिक बढ़ाती है।

रियो टिंटो का एल्युमिनियम उत्पादन कम-कार्बन है, क्योंकि बौक्साइट को एल्यूमिना और फिर एल्युमिनियम में शुद्ध करने के लिए जलविद्युत का उपयोग किया जाता है।

रियो टिंटो ने अन्य लिथियम परियोजनाओं में भी निवेश किया, हाल ही में अर्जेंटीना में Ricon परियोजना और सर्बिया में विवादास्पद Jadar लिथियम परियोजना (संभवतः यूरोप की सबसे बड़ी लिथियम परियोजना).

हालिया अधिग्रहणों और नई परियोजनाओं के कारण, रियो टिंटो को मूल रूप से एक आयरन माइनर के रूप में देखा जाना चाहिए, जिसके पास एक बढ़ती हरित प्रोफ़ाइल और ऊर्जा परिवर्तन के लिए आवश्यक सभी धातुओं में, विशेषकर तांबा, कम-कार्बन एल्युमिनियम, और लिथियम में, मजबूत वृद्धि है।

अध्ययन संदर्भ:

^{1. Knierim, K. J., et al. (2024). दक्षिणी आर्कांसस में स्मैकओवर फॉर्मेशन ब्राइन में लिथियम संसाधन का मूल्यांकन मशीन लर्निंग का उपयोग करके. Science Advances, 10, Article adp8149. https://doi.org/10.1126/sciadv.adp8149}