Memanfaatkan Kolam Geotermal untuk Memenuhi Kebutuhan Litium Kita

Perburuan Litium yang Semakin Banyak

With the rise of EVs, the demand for lithium-ion batteries exploded, as did the need for lithium resources. This demand is expected to keep growing exponentially, with only the steepness of this curve in question, depending on the speed of EV adoption.

Sumber: Statista

Hal ini menimbulkan masalah, karena litium sulit diekstraksi. Di masa lalu, hal ini menyebabkan fluktuasi harga yang liar, membuat biaya input berfluktuasi kuat bagi produsen baterai dan EV.

Sumber: Carbon Credit

Saat ini, litium sebagian besar diproduksi dari batu keras, atau brine air asin, keduanya memerlukan banyak energi atau konsumsi air.

Alternatifnya adalah memproduksi litium dari brine geotermal, air yang ditemukan di deposit bawah tanah. Namun hal ini sulit secara teknis.

Hal ini mungkin telah berubah berkat kerja peneliti di Rice University, yang mempublikasikan hasil mereka di jurnal bergengsi PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) dengan judul “Three-chamber electrochemical reactor for selective lithium extraction from brine”.

Dari Mana Litium Asal?

Lithium makes up only 0.002% of the Earth’s crust and is rarely found in concentrated deposits that are commercially viable.

Saat ini, sebagian besar baterai dunia dan litium yang diproses berasal dari China. Mineral itu sendiri terutama ditambang di “segitiga litium” (Chile, Argentina, Bolivia), China, dan Australia.

Sumber: Progress in Natural Science

Hal ini mendorong negara lain mencari sumber alternatif, dengan brine bawah tanah (air asin) menjadi kandidat yang baik. Misalnya, baru-baru ini ditemukan bahwa Arkansas mungkin mengandung lebih banyak sumber daya litium dalam brine yang berada di samping deposit minyak & gas daripada semua cadangan litium yang sebelumnya diketahui di AS.

Brine ini sering mengandung konsentrasi litium yang relatif tinggi. Masalahnya adalah bagaimana mengekstraksi litium dari brine ini, karena biasanya mengandung campuran kompleks mineral lain juga.

Karena brine ini sangat terkonsentrasi, ekstraksi litium langsung (DLE) dipertimbangkan sebagai alternatif dari kolam evaporasi besar yang selama ini digunakan.

Sumber: Euronews

Ekstraksi Litium Langsung

Direct extraction targets the lithium atoms through a selective extraction process. This can be achieved through a few different methods:

• DLE berbasis adsorpsi, di mana litium secara fisik diserap oleh material khusus.
• DLE berbasis pertukaran ion, di mana litium ditukar dengan kation (ion positif).
• DLE berbasis ekstraksi pelarut, di mana pelarut cair organik menyerap dan melarutkan litium dari brine.

Sumber: Lithium Harvest

Ekstraksi Litium Elektrokimia

Another option that has not been explored much is electrochemical lithium extraction. The idea is to use a powerful electric current to separate the lithium from the other minerals in the brine.

Seperti yang kami katakan, brine ini mengandung banyak mineral lain dengan ukuran ion dan muatan serupa termasuk magnesium, kalsium, natrium, dan kalium. Hal ini membuat metode apa pun yang berbasis sifat ion menjadi sulit, karena Anda harus melakukannya berkali-kali untuk sepenuhnya memilih hanya litium.

Alternatifnya bisa menggunakan arus listrik, tetapi brine sering mengandung banyak ion klorida yang dapat berubah menjadi gas klorin yang sangat beracun selama proses elektrokimia tradisional untuk mengisolasi litium.

Gas klorin, juga dikenal sebagai halogen, secara signifikan digunakan sebagai gas pertempuran selama Perang Dunia 1. Namun, masalah produksinya selama ekstraksi litium elektrokimia sejauh ini menghalangi teknologi ini untuk digunakan secara komersial.

Menggunakan Teknologi Baterai untuk Ekstraksi Litium

Paradoxically, innovations in battery technology might help solve the issue of lithium extraction for the very same batteries. The Rice University researchers used a newly developed lithium-ion conductive glass ceramic (LICGC) membrane, a technology often used in batteries but never before applied to lithium processing. LICGC is a solid electrolyte material that is a good candidate for the building of solid-state batteries.

The membrane is very effective in selectively letting only lithium ions pass through while holding back ions of the other chemicals.

Reaktor Elektrokimia 3-Kamar

Traditional electrochemical reactors for lithium extraction are designed around 2 chambers: the first one contains the targeted brine, and the second contains the extracted lithium.

By adding the LICGC membrane in the middle, the researchers created an intermediary third chamber, where mostly only lithium can pass through the LICGC.

“Bidang kami telah lama berjuang dengan ketidakefisienan dan dampak lingkungan dari ekstraksi litium. Reaktor ini merupakan bukti kekuatan menggabungkan ilmu dasar dengan kecerdikan teknik untuk menyelesaikan masalah dunia nyata.”

Haotian Wang, Rice associate professor of chemical and biomolecular engineering.

Selama pengujian yang dilakukan oleh para peneliti, tingkat kemurnian litium mencapai 97,5%. Sementara itu, konsentrasi Na+, K+, Mg2+, dan Ca2+ sangat rendah sehingga berada di bawah batas deteksi instrumen peneliti.

Lebih penting lagi, reaktor ini sangat efisien dalam menahan ion klorida, secara dramatis mengurangi produksi gas klorin. Alih-alih mengonsumsi banyak daya dan menghasilkan gas berbahaya, hanya 6,4% dari total daya yang bereaksi dengan ion klorida dalam desain baru.

 Namun, Beberapa Masalah Masih Perlu Diperbaiki

During their testing, the researchers noticed a sodium ion build-up on the LICGC membrane. If left unchecked, this build-up could affect the efficiency of the reactor over time. So until this is solved, the 3-chamber electrochemical reactor will not be ready for commercial-scale deployment.

Salah satu kemungkinan yang dipertimbangkan untuk menyelesaikan masalah ini adalah memproses terlebih dahulu brine untuk mengurangi kandungan natrium.

Alternatif lain adalah menemukan lapisan membran khusus untuk mencegah ion natrium menempel sejak awal.

Berinvestasi dalam Litium dan Teknologi Baterai

Lithium-ion batteries have already changed the world several times, from allowing people to carry advanced electronics everywhere to powering cars with electricity only.

Mereka mungkin akan melakukannya lagi, atau jenis baterai lain, dengan memungkinkan jaringan listrik 100% terbarukan atau memungkinkan elektrifikasi pesawat ketika mencapai kepadatan energi yang cukup tinggi.

You can invest in battery-related companies through many brokers, and you can find here, on securities.io, our recommendations for the best brokers in the USA, Canada, Australia, the UK, as well as many other countries.

If you are not interested in picking specific lithium or battery companies, you can also look into biotech ETFs like Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X’s Lithium & Battery Tech ETF (LIT), or the WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF, which will provide a more diversified exposure to capitalize on the growing lithium and battery industry.

Or you can consult our “Top 10 Battery Metals & Renewable Energy Mining Stocks”.

Perusahaan Ekstraksi Litium Langsung

Rin Tinto

Rio Tinto (RIO ) adalah raksasa industri pertambangan (yang terbesar kedua di dunia), dengan kehadiran kuat dalam penambangan besi, serta tembaga, aluminium, emas, uranium, dll.

Rio Tinto berkembang cepat, terutama dengan proyek tambang besi mega Simandou di Guinea dan tambang tembaga Oyu Tolgoi, proyek terbesar dalam sejarah Mongolia.

Rio Tinto diperkirakan akan menyediakan 25% volume pertumbuhan pasokan tembaga global dalam 5 tahun ke depan.

Baru-baru ini, perusahaan ini melakukan masuk besar-besaran ke sektor pertambangan litium, dengan akuisisi raksasa litium Arcadium Lithium , yang merupakan hasil merger pada 2023 dari produsen litium besar Allkem & Livent, menjadikannya produsen litium terbesar ketiga di dunia.

Sumber: Arcadium

Merger tersebut menciptakan perusahaan yang mencakup semua langkah produksi dan pemrosesan litium. Arcadium memiliki rencana ekspansi untuk menggandakan kapasitasnya pada akhir 2028

Arcadium Innovations

DLE

Mengenai akuisisi ini, apa yang disebut sebagai “hadiah nyata Rio Tinto” adalah teknologi ekstraksi litium langsung (DLE) Arcadium. Arcadium sebenarnya telah mengerjakan DLE sejak 1996, dalam kombinasi dengan kolam evaporasi, dan baru-baru ini membuat kemajuan signifikan dalam menjadikannya layak secara komersial sebagai metode ekstraksi mandiri.

Secara khusus, Livent mengakuisisi ILiAD Technologies pada 2023.

“Platform Teknologi ILiAD menggabungkan adsorben selektif litium superior dengan proses tempat tidur berlawanan aliran kontinu”

“Livent adalah praktisi terdepan di dunia dan pengguna terbesar proses produksi berbasis DLE, dan kami sangat senang mereka telah mengakui keunggulan yang dibawa ILiAD untuk masa depan DLE.”

Tampaknya keahlian jangka panjang Arcadium dengan DLE, dan “rentang luas brine kaya litium dalam berbagai kondisi” ILiAD menjadi alasan utama keputusan Rio Tinto untuk mengakuisisi Arcadium, selain penilaian rendahnya karena sifat siklus pasar litium.

Meskipun dalam jangka panjang, ekstraksi litium elektrokimia mungkin menggantikan metode berbasis adsorben, kemungkinan besar pengalaman dalam DLE skala besar tetap akan memberikan hasil jika ini menjadi metode utama ekstraksi litium di masa depan.

Lithium Foil

Arcadium juga mengembangkan LIOVIX, bentuk foil litium yang dapat dicetak yang dapat digunakan untuk meningkatkan kinerja baterai, mengurangi biaya manufaktur, dan mengurangi penggunaan litium.

Sumber: Arcadium

Profil Hijau Rio Tinto

Arcadium’s acquisition firmly put Rio Tinto in the camp of mining industry innovators after its innovation in copper extraction through its venture Nuton. Nuton’s new technology allows for a much higher rate of copper recovery from mined ore.

Rio Tinto’s aluminum production is low-carbon, thanks to hydropower being used to refine bauxite into alumina and then aluminum.

Rio Tinto also invested in other lithium projects, recently acquiring the Ricon project in Argentina and the controversial Jadar lithium project in Serbia (potentially the largest lithium project in Europe).

Due to its recent acquisitions and new projects, Rio Tinto should increasingly be seen as an iron miner at the core, with an increasingly green profile and strong growth in all the metals required by the energy transition, especially copper, low-carbon aluminum, and lithium.

Referensi Studi:

^{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} dalam Bahasa Indonesia.