भू‑तापीय पूलों का उपयोग करके हमारी लिथियम आवश्यकताओं का समाधान

अधिक से अधिक लिथियम की खोज

इलेक्ट्रिक वाहनों (EVs) के बढ़ते उपयोग के साथ, लिथियम‑आयन बैटरियों की मांग में विस्फोटक वृद्धि हुई, साथ ही लिथियम संसाधनों की आवश्यकता भी बढ़ी। यह मांग निरंतर घातीय रूप से बढ़ने की उम्मीद है, केवल इस वक्र की तीव्रता ही प्रश्न में है, जो EV अपनाने की गति पर निर्भर करती है।

स्रोत: Statista

यह समस्याएँ पैदा करता है, क्योंकि लिथियम निकालना कठिन है। अतीत में, इससे कीमतों में तीव्र उतार‑चढ़ाव हुए, जिससे बैटरियों और इलेक्ट्रिक वाहन निर्माताओं के इनपुट लागत में बड़ी अस्थिरता आई।

स्रोत: Carbon Credit

वर्तमान में, लिथियम मुख्यतः कठोर चट्टान या खारे पानी के ब्राइन से उत्पन्न किया जाता है, दोनों के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा या पानी की खपत आवश्यक होती है।

एक विकल्प भू‑तापीय ब्राइन, यानी भूमिगत जमा में मिलने वाले पानी से लिथियम उत्पादन हो सकता है। हालांकि, यह तकनीकी दृष्टिकोण से जटिल रहा है।

यह स्थिति रिसे विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के काम के कारण बदल सकती है, जिन्होंने अपने परिणाम प्रतिष्ठित प्रकाशन PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) में “Three-chamber electrochemical reactor for selective lithium extraction from brine” शीर्षक के तहत प्रकाशित किए।

लिथियम कहाँ से आता है?

लिथियम पृथ्वी की पपड़ी का केवल 0.002% बनाता है और व्यावसायिक रूप से उपयोगी केंद्रित जमा में बहुत ही दुर्लभ पाया जाता है।

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 खनन किया जाता है।

स्रोत: Progress in Natural Science

इससे अन्य देशों ने वैकल्पिक स्रोतों की तलाश शुरू की है, जहाँ भूमिगत ब्राइन (खारा पानी) एक अच्छा विकल्प है। उदाहरण के तौर पर, हाल ही में पता चला है कि आर्कांसास में तेल और गैस जमा के पास मौजूद ब्राइन में लिथियम संसाधन, संयुक्त राज्य में पहले ज्ञात सभी लिथियम भंडार से अधिक हो सकते हैं।

इन ब्राइन में अक्सर लिथियम की अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता होती है। समस्या यह है कि इन ब्राइन से लिथियम कैसे निकाला जाए, क्योंकि इनमें आमतौर पर अन्य खनिजों का जटिल मिश्रण भी होता है।

चूंकि ये ब्राइन अत्यधिक सांद्रित हैं, सीधे लिथियम निष्कर्षण (DLE) को अब तक उपयोग किए जाने वाले बड़े वाष्पीकरण पूल के विकल्प के रूप में माना जा रहा है।

स्रोत: Euronews

सीधा लिथियम निष्कर्षण

सीधा निष्कर्षण चयनात्मक 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 विशेष सामग्री द्वारा शारीरिक रूप से अवशोषित किया जाता है।
• आयन विनिमय‑आधारित DLE, जहाँ लिथियम को केशनों (धनात्मक आयनों) के विरुद्ध बदल दिया जाता है।
• सॉल्वेंट एक्सट्रैक्शन‑आधारित DLE, जहाँ एक कार्बनिक द्रव सॉल्वेंट लिथियम को ब्राइन से अवशोषित और घोलता है।

स्रोत: Lithium Harvest

इलेक्ट्रोकेमिकल लिथियम निष्कर्षण

एक अन्य विकल्प जो अभी तक अधिक नहीं खोजा गया है, वह इलेक्ट्रोकेमिकल लिथियम निष्कर्षण है। विचार यह है कि एक शक्तिशाली विद्युत धारा का उपयोग करके ब्राइन में लिथियम को अन्य खनिजों से अलग किया जाए।

जैसा कि हमने कहा, इन ब्राइन में कई अन्य खनिज होते हैं जिनके आयनिक आकार और आवेश समान होते हैं, जैसे मैग्नीशियम, कैल्शियम, सोडियम और पोटैशियम। इससे केवल आयन गुणों पर आधारित कोई भी विधि कठिन हो जाती है, क्योंकि लिथियम को पूरी तरह से चुनने के लिए इसे कई बार करना पड़ता है।

विकल्प के रूप में विद्युत धारा का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन ब्राइन में अक्सर बहुत सारे क्लोराइड आयन होते हैं जो पारंपरिक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं के दौरान लिथियम को अलग करने पर अत्यधिक विषाक्त क्लोरीन गैस में बदल सकते हैं।

क्लोरीन गैस, जिसे हैलोजन भी कहा जाता है, प्रथम विश्व युद्ध में युद्ध गैस के रूप में उपयोग की गई थी। हालांकि, इलेक्ट्रोकेमिकल लिथियम निष्कर्षण के दौरान इसके उत्पादन की समस्या ने अब तक इस तकनीक को व्यावसायिक रूप से उपयोग करने से रोका है।

बैटरी तकनीक का उपयोग करके लिथियम निष्कर्षण

विरोधाभासी रूप से, बैटरी तकनीक में नवाचार वही बैटरियों के लिए लिथियम निष्कर्षण की समस्या को हल करने में मदद कर सकते हैं। रिसे विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक नई विकसित लिथियम‑आयन संचालक कांच सिरेमिक (LICGC) मेम्ब्रेन का उपयोग किया, जो तकनीक अक्सर बैटरियों में उपयोग होती है लेकिन पहले लिथियम प्रसंस्करण में लागू नहीं हुई थी। LICGC एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट सामग्री है जो ठोस‑स्थिति बैटरियों के निर्माण के लिए एक अच्छा उम्मीदवार है।

यह मेम्ब्रेन केवल लिथियम आयनों को चयनात्मक रूप से गुजरने देता है, जबकि अन्य रसायनों के आयनों को रोकता है।

3‑कक्षीय इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्टर

लिथियम निष्कर्षण के पारंपरिक इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्टर दो कक्षों पर आधारित होते हैं: पहला कक्ष लक्षित ब्राइन रखता है, और दूसरा निकाले गए लिथियम को रखता है।

मध्य में LICGC मेम्ब्रेन जोड़कर, शोधकर्ताओं ने एक मध्यवर्ती तीसरा कक्ष बनाया, जहाँ मुख्यतः केवल लिथियम ही LICGC से गुजर सकता है।

“हमारा क्षेत्र लिथियम निष्कर्षण की अक्षमताओं और पर्यावरणीय प्रभावों से लंबे समय से जूझ रहा है। यह रिएक्टर मौलिक विज्ञान को इंजीनियरिंग नवाचार के साथ मिलाकर वास्तविक‑विश्व समस्याओं को हल करने की शक्ति का प्रमाण है।”
Haotian Wang, Rice associate professor of chemical and biomolecular engineering.

शोधकर्ताओं द्वारा किए गए परीक्षणों के दौरान, लिथियम शुद्धता दर 97.5% तक पहुंची। इसी बीच, Na+, K+, Mg2+ और Ca2+ की सांद्रता इतनी कम थी कि वह शोधकर्ताओं के उपकरणों की पहचान सीमा से नीचे गिर गई।

और भी महत्वपूर्ण यह है कि यह क्लोराइड आयनों को दूर रखने में विशेष रूप से प्रभावी है, जिससे क्लोरीन गैस का उत्पादन काफी घट जाता है। बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करने और हानिकारक गैसें उत्पन्न करने के बजाय, नई डिजाइन में कुल ऊर्जा का केवल 6.4% क्लोराइड आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है।

 फिर भी, कुछ समस्याओं को ठीक करने की आवश्यकता है

अपने परीक्षणों के दौरान, शोधकर्ताओं ने LICGC मेम्ब्रेन पर सोडियम आयन का संचय देखा। यदि इसे अनदेखा किया गया तो यह संचय समय के साथ रिएक्टर की दक्षता को प्रभावित कर सकता है। इसलिए जब तक यह समस्या हल नहीं होती, 3‑कक्षीय इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्टर व्यावसायिक‑स्तर पर तैनात करने के लिए तैयार नहीं होगा।

समस्या को हल करने के लिए विचार किए गए संभावनाओं में से एक है ब्राइन को पूर्व‑प्रसंस्करण करके सोडियम सामग्री को कम करना।

एक अन्य विकल्प यह होगा कि विशेष मेम्ब्रेन कोटिंग्स खोजी जाएँ ताकि सोडियम आयन प्रारम्भ में ही जुड़ने से रोके जा सकें।

लिथियम और बैटरी तकनीक में निवेश

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 को सक्षम करके या पर्याप्त ऊर्जा घनत्व तक पहुंचने पर हवाई जहाज़ों को इलेक्ट्रिफाई करने की अनुमति देकर।

आप कई ब्रोकरों के माध्यम से बैटरी‑संबंधित कंपनियों में निवेश कर सकते हैं, और आप यहाँ, securities.io पर, USA, Canada, Australia, UK और कई अन्य देशों में सर्वश्रेष्ठ ब्रोकरों की हमारी सिफ़ारिशें पा सकते हैं।

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

या आप हमारी “Top 10 Battery Metals & Renewable Energy Mining Stocks” देख सकते हैं।

सीधा लिथियम निष्कर्षण कंपनी

Rin Tinto

Rio Tinto (RIO ) खनन उद्योग का एक दिग्गज है (विश्व का दूसरा सबसे बड़ा), जिसमें लोहे के खनन के साथ-साथ तांबा, एल्युमीनियम, सोना, यूरेनियम आदि में मजबूत उपस्थिति है।

Rio Tinto तेज़ी से विस्तार कर रहा है, विशेष रूप से गिनी में Simandou के मेगा आयरन माइन प्रोजेक्ट और मंगोलिया के इतिहास में सबसे बड़े Oyu Tolgoi तांबा माइन के साथ।

आगामी 5 वर्षों में Rio Tinto से वैश्विक तांबा आपूर्ति में 25% की वृद्धि मात्रा प्रदान करने की उम्मीद है।

हाल ही में इसने लिथियम खनन क्षेत्र में बड़ी प्रवेश किया 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 में 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 योजना बनाई है।

Arcadium Innovations

DLE

इस अधिग्रहण के संबंध में, जिसे “Rio Tinto का वास्तविक इनाम” कहा गया है, वह Arcadium की सीधे लिथियम निष्कर्षण (DLE) तकनीक है। Arcadium वास्तव में 1996 से DLE पर काम कर रहा है, वाष्पीकरण पूलों के संयोजन के साथ, 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 तकनीक प्लेटफ़ॉर्म एक श्रेष्ठ लिथियम चयनात्मक एडसॉर्बेंट को निरंतर काउंटर‑करंट बेड प्रोसेसिंग के साथ मिलाता 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 Arcadium की DLE में दीर्घकालिक विशेषज्ञता, और ILiAD की “विविध परिस्थितियों में लिथियम‑समृद्ध ब्राइन की विस्तृत श्रृंखला” ने Rio Tinto के Arcadium को अधिग्रहित करने के प्रमुख कारणों में से एक था, साथ ही लिथियम बाजारों की चक्रीय प्रकृति के कारण इसका कम मूल्यांकन भी।

जबकि दीर्घकाल में, इलेक्ट्रोकेमिकल लिथियम निष्कर्षण एडसॉर्बेंट‑आधारित विधियों को बदल सकता है, यह भी संभावना है कि स्केल‑अप DLE में अनुभव अंततः लाभदायक होगा यदि यह भविष्य में मुख्य लिथियम निष्कर्षण विधि बन जाता है।

Lithium Foil

Arcadium ने LIOVIX भी विकसित किया, जो प्रिंटेबल लिथियम फ़ॉइल 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

Rio Tinto की हरित प्रोफ़ाइल

Arcadium के अधिग्रहण ने Rio Tinto को खनन उद्योग के नवप्रवर्तकों के समूह में दृढ़ता से स्थापित किया, उसके उपक्रम Nuton के माध्यम से तांबा निष्कर्षण में नवाचार के बाद। Nuton की नई तकनीक खनिज अयस्क से तांबा पुनर्प्राप्ति की दर को काफी अधिक बनाती है।

Rio Tinto की एल्युमीनियम उत्पादन कम‑कार्बन है, धन्यवाद हाइड्रोपावर को बोक्साइट को एलुमिना और फिर एल्युमीनियम में शुद्ध करने के लिए उपयोग करने के लिए।

Rio Tinto ने अन्य लिथियम परियोजनाओं में भी निवेश किया है, हाल ही में अर्जेंटीना में Ricon परियोजना और सर्बिया में विवादास्पद Jadar लिथियम परियोजना (संभवतः यूरोप का सबसे बड़ा लिथियम प्रोजेक्ट) को अधिग्रहित किया।

हाल के अधिग्रहणों और नई परियोजनाओं के कारण, Rio Tinto को मूल रूप से एक आयरन माइनर के रूप में अधिकाधिक देखा जाना चाहिए, जिसके पास बढ़ती हरित प्रोफ़ाइल और ऊर्जा संक्रमण के लिए आवश्यक सभी धातुओं में मजबूत वृद्धि है, विशेष रूप से तांबा, कम‑कार्बन एल्युमीनियम, और लिथियम।

अध्ययन संदर्भ:

^{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). Three-chamber electrochemical reactor for selective lithium extraction from brine. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(47), e2410033121. https://doi.org/10.1073/pnas.2410033121}