지속가능성
아칸소州, 리튬 수요의 해답을 가지고 있는가?
리튬 공급의 중요성
리튬은 전기차와 재생 에너지의 부상으로 인해 리튬 이온 배터리에 대한 대규모 수요로 매우 중요한 자원이 되었다. 이 수요는 2030년까지 지속적으로 증가할 것으로 예상되어 현재 1,189,000 MT의 리튬 카보네이트 등가물(LCE) 수요는 비교적 작아 보인다.
출처: Statista
리튬 이온이 언젠가 어느 정도 구식 기술이 될 수도 있지만, 리튬은 특히 리튬-금속 고체 상태 배터리가 주류가 될 경우 배터리 화학에서 중요한 역할을 계속할 것이다.
이 수요 증가로 인해 리튬 가격이 변동적으로 변하고, 부족으로 인한 큰 가격 상승과 하락이 반복되고 있다.
출처: Carbon Credit
또한 이는 리튬 공급을 확보하는 것을 전략적인 문제로 만들었으며, 전기 공급업체부터 자동차 제조업체까지 다양한 산업이 안정적인 리튬 배터리 공급에 의존하게 되었다.
현재 대부분의 배터리와 정제된 리튬은 중국에서 나온다. 이 광물 자체는 주로 “리튬 삼각지帯” (칠레, 아르헨티나, 볼리비아), 중국, 호주에서 채굴된다.
북미에서 리튬 생산은 느렸음에도 불구하고大量의 리튬 자원이 존재한다. 이러한 자원은 최근에 더욱 거대한 리튬 광맥이 아칸소주에서 발견됨으로써 더욱 커졌다는 것이 밝혀졌다. 이 발견은 미국 지질조사국, 아칸소주 에너지 및 환경부의 연구자들에 의해 이루어졌으며, Science Advances에 “아칸소주 남부의 Smackover Formation 브린에서 기계 학습을 사용한 리튬 자원의 평가“라는 제목으로 발표되었다.
새로운 리튬 삼각지帯?
리튬 삼각지帯는 남아메리카에서 3개국이 경계를 이루는 지역으로, 거대한 리튬 풍부한 브린이 존재하며, 세계의 많은 리튬이 여기서 나온다.
미국에는 아칸소주, 텍사스주, 루이지애나주가 교차하는 지점에自己的 리튬 삼각지帯가 있다.
출처: Science Advances
이 발견은 잠재적으로 미국의 리튬 자원을 하루아침에 두 배로 늘릴 수 있다.
예측된 리튬 지도와 저수지 매개변수 및 지질 정보를 사용하여, 우리는 아칸소주 남부의 Smackover Formation 브린에 5.1에서 19백만 톤의 리튬이 존재한다고 계산했으며, 이는 현재 미국 리튬 자원 추정치의 35에서 136%에 해당한다.
어떻게 발견되었는가?
이 지역의 석유 및 가스 매장에는 이미 브롬과 리튬을含む 브린이 풍부하게 존재한다는 사실이 이미 알려져 있었다. 그러나 이전의 분석은 오직 브린 샘플 위치에서의 리튬含有量에 대한 단서만을 제공할 수 있었으며, 결과는 0.08에서 1700 mg/리터까지 넓은 범위에 걸쳐 있었다.
따라서 연구자들은 기계 학습 분석을 사용하여 모든 알려진 측정값과 지역의 지질 데이터를 결합했다. 이 지역은 석유 및 가스 생산을 위해 광범위하게 탐사되었으므로 지하 구조는 khá 잘 문서화되어 있다.
이 연구에서, 우리는 발행된 및 새로 수집된 브린 리튬 농도 데이터를 사용하여 기계 학습 모델을 훈련시키고, 지질, 지화학, 온도 설명 변수를 사용하여 아칸소주 남부의 Smackover Formation 브린에서 예측된 리튬의 공간적으로 연속적인 지도を作成했다.
이 분석은 Smackover Formation이 다른 지역보다 훨씬 더 유망하다는 것을 나타냈다.
출처: Science Advances
리튬含有量 예측
기계 학습 분석을 통해 리튬의 존재 또는 부재에 가장 중요한 예측 인자를 결정할 수 있었다:
- 해산 수소 황화물(H2S) 농도.
- 브린 샘플의 깊이.
- Smackover Formation의 상단의 고도.
- Smackover Formation의 두께.
출처: Science Advances
브린 부피와 리튬 농도의 최저 및 최고 추정치에 따라 Smackover Formation에 존재하는 총 리튬 양은 다음과 같다:
- 1백만 톤(저 리튬, 저 부피).
- 11백만 톤(중간 리튬, 중간 부피).
- 11백만 톤(고 리튬, 고 부피).
출처: Science Advances
리튬을 부생산물로
이들 브린 중 일부는 이미 브롬 생산 또는 석유 및 가스 생산의 부산물로 지상으로 끌어올려졌다.
총 약 5000톤, 즉 아칸소주 남부의 Smackover Formation에 존재하는 리튬 자원의 0.1% 미만이 석유, 가스, 브롬 산업의 폐수류로 지상으로 끌어올려졌다.
이것은 전체 자원의 작은 비율을 나타내지만, 2022년 미국의 리튬 소비량을 충당하기에 충분한 양이었다. 이는 이 자원의 잠재력을 보여준다.
또한 “대형 석유 회사”도 이 지역에서 钻探을 통해 리튬을 추출할 가능성을 살펴보고 있다. 예를 들어, 엑슨모빌은 리튬을 직접 추출하기 위한 계획을 세우고 있다.
직접 리튬 추출 (DLE)
새로운 제3의 리튬 추출 기술
첫 번째 방법은 리튬 풍부한 암석을 으깨는 것으로, 호주에서 생산하는 스포듐은 이러한 방법으로 생산된다.
두 번째 방법은 태양 에너지를 사용하여 브린을 蒸発시키는 것으로, 이는 비용 효율이 높은 방법이지만 많은 물을 소비하며, 이용 가능한 리튬의 50%만을 포착하고, 상당한 오염을 유발한다.
세 번째 방법은 이제 개발 중에 있다: 직접 리튬 추출.
선택적 막
일반적으로 사용되는 리튬 농축 방법은 蒸発 및/또는 광물 농축에 의존한다. 대신에 직접 추출은 선택적 추출 과정을 통해 리튬 원자를 표적으로 한다. 이는 몇 가지 다른 방법을 통해 달성할 수 있다:
- 흡착 기반 DLE, जह서 리튬이 전용 물질에 의해 물리적으로 흡수된다.
- 이온 교환 기반 DLE, जह서 리튬이 양이온(正이온)과 교환된다.
- 용매 추출 기반 DLE, जह서 유기용매가 브린으로부터 리튬을 흡수하고 용해한다.
출처: Lithium Harvest
석유田의 브린은 중요한 리튬 자원이 될 수 있다. 이러한 브린은 전 세계적으로 발생하며, 석유, 가스, 브린 산업의 폐수로 간주되며, 직접 리튬 추출 기술의 타당성에 따라서는 기존의 蒸発 공정과 유사한 큰 발자국을 필요로 하지 않는다.
리튬 나노 필터링
직접 추출을 위한 새로운 방법은 호주 몬래시 대학교의 연구자들에 의해 발견되었으며, Nature Sustainability에 “염호의 브린에서 리튬 추출 및 마그네슘 하이드록시드의 공생산“라는 제목으로 발표되었다.
그들은 EDTA 보조 자유 나노 필터링(EALNF)을 사용하여 리튬을 추출했다. 이 방법은 리튬과 마그네슘을 동시에 추출할 수 있으며, 작업의 전체 효율성을 향상시킨다. 이전에는 마그네슘은 리튬 추출의 폐물로 간주되었다.
이 공정은 초고 마그네슘 거부(99.85%), 초고속 리튬 유속, 산업 조건에서 리튬/마그네슘 분리 계수를 달성한다.
마그네슘은 브린에서 종종 존재하며 리튬의 선택적 추출을 방해할 수 있다. 이는 이러한 자원을 리튬 추출의 폐물로 간주하게 만들었다.
“우리의 기술은 90%의 리튬 회수율을 달성하며, 전통적인 방법의 성능을 거의 두 배로 높이고, 추출에 필요한 시간을 수년에서 몇 주로 단축한다.”
또한 이는 인공적으로蒸発시키는 것보다 물을 훨씬 적게 소비하며, 실제로 폐물 대신 신선한 물을 부산물로 생산한다. 많은 리튬 자원이 물이 부족한 지역에 존재하기 때문에 이는 차이를 만들 수 있다.
리튬 및 배터리 기술에 투자하기
리튬 이온 배터리는 이미 여러 번 세상을 바꿨으며, 전기차에 전기를 공급하거나 사람들에게 어디서나 고급 전자 제품을 사용할 수 있게 해주었다.
그们은 아직도 100% 재생 가능 에너지 그리드를 가능하게 하거나 충분한 에너지 밀도를 달성할 때 비행기 전기를 공급할 수 있다.
배터리 관련 회사에 투자할 수 있으며, 여기서 securities.io의 추천 브로커를 찾을 수 있다: 미국, 캐나다, 호주, 영국, 그 외 많은 국가에서.
특정 배터리 회사를 선택할兴趣가 없다면, Amplify Lithium & Battery Technology ETF(BATT), Global X의 Lithium & Battery Tech ETF(LIT), 또는 WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF와 같은 배터리 ETF에 투자할 수 있다. 이는 성장하는 리튬 및 배터리 산업에서 이익을 얻기 위해 더 다양한 노출을 제공할 것이다.
또는 “Top 10 배터리 금속 및 재생 에너지 광산 주”를 참조할 수 있다.
직접 리튬 추출 회사
(RIO )
리오 틴토는 광업 산업의 거물(세계에서 두 번째로 큰 회사)로, 철광석 채굴, 구리, 알루미늄, 금, 우라늄 등에 강한 존재感을 보이고 있다.
리오 틴토는 특히 기네의 심안두 프로젝트와 몽골의 오유 톨고이 구리 광산과 같은 거대한 프로젝트로 빠르게 확장하고 있다.
리오 틴토는 향후 5년 동안 세계 구리 공급의 25%의 성장량을 제공할 것으로 예상된다.
최근에 리튬 광업 분야에 거대한 진출을 하였으며, 리튬 거물인 아카디움 리튬을 인수하였다. 아카디움은 2023년에 큰 리튬 생산자들인 올켐과 리벤트의 합병으로 만들어졌다. 이는 리오 틴토를 세계에서 세 번째로 큰 리튬 생산자로 만들었다.
출처: Arcadium
합병으로 인해 아카디움은 리튬 생산 및 처리의 모든 단계에서 회사로 거듭났다. 아카디움은 2028년 말까지 생산 능력을 두 배 이상 늘릴 계획이다.
아카디움의 혁신
DLE
아카디움의 인수를 둘러싼 것으로 묘사된 리오 틴토의 “진짜 보물”은 아카디움의 직접 리튬 추출(DLE) 기술이다. 아카디움은 이미 1996년부터 DLE를 연구해왔으며, 최근 상업적으로 타당한 독립적인 추출 방법으로 만들기 위한重大한 진전을 이루었다.
아카디움은 리벤트가 2023년에 ILiAD Technologies를 인수한 바 있다.
“ILiAD 기술 플랫폼은 우수한 리튬 선택적 흡착제와 연속적인 카운터카렌트 베드 처리를 결합한다”
“리벤트는 세계에서 가장优秀한 DLE 기반 생산 공정의 실무자이며, ILiAD가 가져오는 이점을 인정한 것에 대해 기쁘다.”
아카디움의 DLE에 대한 장기적인 전문지식과 ILiAD의 다양한 리튬 풍부한 브린은 리오 틴토가 아카디움을 인수하기 위한 주요 이유였다. 또한 리튬 시장의 순환적인 성격으로 인한 저평가도 한 가지 이유였다.
리튬 포일
아카디움은 또한 배터리 성능을 향상시키고, 제조 비용을 줄이고, 리튬 사용量을 줄일 수 있는 인쇄 가능한 리튬 포일인 LIOVIX를 개발했다.
출처: Arcadium
리오 틴토의 그린 프로파일
아카디움의 인수로 리오 틴토는 광업 산업의 혁신가로 자리 잡았으며, 구리 추출을 위한 벤처인 Nuton을 통해 혁신을 이루었다. Nuton의 새로운 기술로 인해 채굴된 광석으로부터 구리를 회수하는 속도가 훨씬 더 높아졌다.
리오 틴토의 알루미늄 생산은 저탄소로, 수력 발전을 사용하여 보크사이트를 알루미나로, 그리고 알루미나를 알루미늄으로 精錬한다.
리오 틴토는 또한 다른 리튬 프로젝트에 투자했으며, 최근에 아르헨티나의 Ricon 프로젝트와 세르비아의 논란이 있는 Jadar 리튬 프로젝트를 인수했다.
리오 틴토의 최근 인수와 새로운 프로젝트로 인해, 리오 틴토는 철광석 채굴을 핵심으로 하는 회사로 볼 수 있으며, 그린 프로파일이 점점 더 강화되고, 에너지 전환에 필요한 모든 금속, 특히 구리, 저탄소 알루미늄, 리튬에서 성장할 것으로 예상된다.
연구 참고:
1. Knierim, K. J., et al. (2024). 아칸소주 남부의 Smackover Formation 브린에서 기계 학습을 사용한 리튬 자원의 평가. Science Advances, 10, Article adp8149. https://doi.org/10.1126/sciadv.adp8149
