Memanfaatkan Air Garam Geotermal untuk Memenuhi Kebutuhan Litium Kita

Perburuan Litium yang Semakin Intensif

Seiring meningkatnya penggunaan kendaraan listrik, permintaan baterai litium-ion melonjak, begitu pula kebutuhan akan sumber daya litium. Permintaan ini diperkirakan terus tumbuh secara eksponensial; yang belum pasti hanyalah seberapa curam pertumbuhannya, bergantung pada kecepatan adopsi kendaraan listrik.

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 Berasal?

Litium hanya menyusun 0,002% kerak Bumi dan jarang ditemukan dalam endapan pekat yang layak ditambang secara komersial.

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

Ekstraksi langsung menargetkan atom litium melalui proses ekstraksi selektif. Hal ini dapat dilakukan dengan beberapa metode berbeda:

• 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

Pilihan lain yang belum banyak diteliti adalah ekstraksi litium elektrokimia. Gagasannya adalah menggunakan arus listrik kuat untuk memisahkan litium dari mineral lain dalam air asin.

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

Secara paradoks, inovasi teknologi baterai mungkin membantu mengatasi masalah ekstraksi litium untuk baterai itu sendiri. Peneliti Universitas Rice menggunakan membran keramik kaca penghantar ion litium (LICGC) yang baru dikembangkan. Teknologi ini sering digunakan dalam baterai, tetapi belum pernah diterapkan pada pengolahan litium. LICGC merupakan bahan elektrolit padat yang berpotensi digunakan untuk membuat baterai elektrolit padat.

Membran tersebut sangat efektif untuk hanya meloloskan ion litium secara selektif sekaligus menahan ion zat kimia lainnya.

Reaktor Elektrokimia 3-Kamar

Reaktor elektrokimia konvensional untuk ekstraksi litium dirancang dengan dua ruang: ruang pertama berisi air asin yang akan diproses, sedangkan ruang kedua menampung litium hasil ekstraksi.

Dengan menambahkan membran LICGC di tengah, peneliti menciptakan ruang ketiga sebagai perantara, tempat hampir hanya litium yang dapat melewati 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, profesor madya teknik kimia dan biomolekuler di Universitas Rice.

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

Selama pengujian, peneliti mengamati penumpukan ion natrium pada membran LICGC. Jika dibiarkan, penumpukan ini dapat memengaruhi efisiensi reaktor seiring waktu. Karena itu, reaktor elektrokimia tiga ruang belum siap diterapkan secara komersial sampai masalah ini teratasi.

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

Baterai litium-ion telah mengubah dunia beberapa kali, mulai dari memungkinkan orang membawa perangkat elektronik canggih ke mana saja hingga menggerakkan mobil hanya dengan listrik.

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.

Anda dapat berinvestasi pada perusahaan terkait baterai melalui berbagai broker. Di securities.io, Anda dapat menemukan rekomendasi kami untuk broker terbaik di AS, Kanada, Australia, Inggris, serta banyak negara lainnya.

Jika tidak ingin memilih perusahaan litium atau baterai tertentu, Anda juga dapat mempertimbangkan ETF bioteknologi seperti Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Lithium & Battery Tech ETF (LIT) dari Global X, atau WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), yang memberikan eksposur lebih terdiversifikasi untuk memanfaatkan pertumbuhan industri litium dan baterai.

Atau, Anda dapat membaca artikel kami “10 Saham Pertambangan Logam Baterai dan Energi Terbarukan Teratas”.

Perusahaan Ekstraksi Litium Langsung

Rio 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

Inovasi Arcadium

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 unggun aliran berlawanan 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.

Foil Litium

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

Akuisisi Arcadium menegaskan posisi Rio Tinto sebagai inovator industri pertambangan, setelah inovasinya dalam ekstraksi tembaga melalui usaha Nuton. Teknologi baru Nuton memungkinkan tingkat perolehan tembaga yang jauh lebih tinggi dari bijih hasil tambang.

Produksi aluminium Rio Tinto rendah karbon berkat penggunaan tenaga air untuk memurnikan bauksit menjadi alumina, lalu menjadi aluminium.

Rio Tinto juga berinvestasi pada proyek litium lainnya, dengan baru-baru ini mengakuisisi proyek Ricon di Argentina dan proyek litium Jadar yang kontroversial di Serbia (berpotensi menjadi proyek litium terbesar di Eropa).

Berkat akuisisi dan proyek barunya, Rio Tinto semakin layak dipandang sebagai perusahaan yang tetap berinti pada pertambangan besi, tetapi memiliki profil yang semakin hijau dan pertumbuhan kuat pada semua logam yang dibutuhkan untuk transisi energi, terutama tembaga, aluminium rendah karbon, dan litium.

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.