Har Arkansas svaret på vårt litiumbehov?

Viktigheten av litiumforsyning

Lithium har raskt blitt en svært viktig råvare, hovedsakelig på grunn av veksten i elbiler og fornybar energi og den tilhørende enorme etterspørselen etter litium‑ion‑batterier. Etterspørselen forventes å fortsette å vokse eksponentielt frem til 2030, noe som gjør den nåværende etterspørselen på 1 189 000 tonn litiumkarbonat‑ekvivalenter (LCE) til en liten brøkdel i sammenligning.

Kilde: Statista

Selv om litium‑ion‑teknologien en dag kan bli noe foreldet, vil litium sannsynligvis forbli en viktig del av batterikjemi, spesielt hvis litium‑metall‑fast‑til‑state‑batterier blir vanlige.

Denne etterspørselsveksten har ført til volatile litiumpriser, med mangel som skaper store prisøkninger etterfulgt av krasjer.

Kilde: Carbon Credit

Det har også gjort sikring av litiumforsyning til et strategisk spørsmål, spesielt ettersom stadig flere industrier blir avhengige av en stabil litiumbatteriforsyning, fra elektrisitetsverk til bilprodusenter.

For øyeblikket kommer de fleste av verdens batterier og raffinert litium fra Kina. Mineralet selv utvinnes hovedsakelig i «litiumtriangelet» (Chile, Argentina, Bolivia), Kina og Australia.

Kilde: Progress in Natural Science

Lithiumproduksjonen har vært relativt langsom i Nord-Amerika til tross for store ressurser. Disse ressursene har nå vist seg å være enda større, med massive litiumforekomster oppdaget i Arkansas. Oppdagelsen ble gjort av forskere ved US Geological Survey, Arkansas Department of Energy and Environment, og publisert i Science Advances under tittelen “Evaluation of the lithium resource in the Smackover Formation brines of southern Arkansas using machine learning¹“.

Et nytt litiumtriangel?

Litiumtriangelet er dette grenseområdet i Sør-Amerika mellom tre land som inneholder enorme mengder litium‑rike briner, fra hvilke en stor prosentandel av verdens litium kommer.

USA ser ut til å ha sitt eget litiumtriangel i skjæringspunktet mellom Arkansas, Texas og Louisiana.

Kilde: Science Advances

Og oppdagelsen er massiv, potensielt dobler den estimerte amerikanske litiumressursen over natten.

Ved å bruke disse predikerte litiumkartene med reservoarparametere og geologisk informasjon, beregnet vi at det finnes 5,1 til 19 millioner tonn litium i Smackover‑formasjonens briner i sørlige Arkansas, noe som representerer 35 til 136 % av den nåværende amerikanske litiumressursestimatet.

Hvordan ble den funnet?

Det var allerede kjent at olje‑ og gassforekomstene i området også var rike på briner som inneholdt bromid og litium. Tidligere analyser kunne kun gi en indikasjon på litiuminnholdet på brineprøvens lokasjon, med et bredt spekter av resultater fra 0,08 til 1700 mg/liter.

Forskerne benyttet derfor en AI‑analyse for å samle alle kjente målinger og den geologiske dataen fra regionen. Ettersom området er grundig utforsket for olje‑ og gassproduksjon, er den underjordiske strukturen godt dokumentert.

I denne studien bruker vi publiserte og nyinnsamlede data om litiumkonsentrasjon i briner for å trene en maskinlæringsmodell og lage et romlig kontinuerlig kart over predikert litium i Smackover‑formasjonens briner over sørlige Arkansas ved bruk av geologiske, geokjemiske og temperatur‑forklarende variabler.

Analysen pekte på at ett sted, Smackover‑formasjonen, var mye mer lovende enn de andre.

Kilde: Science Advances

Forutsi litiuminnhold

Den AI‑drevne analysen klarte å fastslå den viktigste prediktive faktoren som fører til tilstedeværelse av litium eller ikke:

• Oppløste konsentrasjoner av hydrogensulfid (H2S).
• Dybde på brineprøven
• Høyde over havet for toppen av Smackover‑formasjonen
• Tykkelse på Smackover‑formasjonen

Kilde: Science Advances

Avhengig av de laveste og høyeste estimatene for brinevolum og litiumkonsentrasjon, kan den totale mengden tilgjengelig i Smackover‑formasjonen være:

• 1 million tonn (lavt litium, lavt volum).
• 11 millioner tonn (middels litium, middels volum).
• 11 millioner tonn (høyt litium, høyt volum).

Kilde: Science Advances

Litium som biprodukt

Noen av disse brinene er allerede brakt til overflaten som et resultat av utnyttelse for bromproduksjon, eller som biprodukt av olje‑ og gassproduksjon.

Totalt er omtrent 5000 tonn, eller mindre enn 0,1 % av den tilgjengelige litiumressursen i Smackover‑formasjonen, blitt brakt til overflaten i briner som avfallsstrømmer fra olje‑, gass‑ og bromindustri.

Dette utgjør en liten prosentandel av den totale tilgjengelige ressursen, men ville likevel vært nok til å dekke USAs litiumforbruk i 2022, og illustrerer potensialet i denne ressursen.

Og «Big Oil» ser på muligheten til å utnytte sin ekspertise i boring i regionen, med planer fra Exxon om å bore et «litiumbrønn».

Direkte litiumutvinning (DLE)

En ny tredje litiumutvinnings‑teknologi

For øyeblikket produseres litium hovedsakelig ved to ulike metoder.

Den første er knusing av litium‑rik stein, som spodumen, som er den typen litium Australia produserer.

Den andre er fordampning av brine ved hjelp av solenergi i store fordampningsbassenger. Dette er en svært kostnadseffektiv metode, men den bruker også mye vann, fanger kun 50 % av tilgjengelig litium, og forårsaker betydelig forurensning.

En tredje metode utvikles nå: direkte litiumutvinning.

Selektive membraner

De vanlig brukte metodene for litiumkonsentrasjon baserer seg på fordampning og/eller mineralkonsentrasjon. I stedet retter direkte utvinning seg mot litiumatomene gjennom en selektiv utvinningsprosess. Dette kan oppnås gjennom noen få ulike metoder:

• Adsorpsjonsbasert DLE, hvor litium fysisk absorberes av et dedikert materiale.
• Ionbytte‑basert DLE, hvor litium byttes mot kationer (positive ioner).
• Løsningsmiddelekstraksjons‑basert DLE, hvor et organisk væskeoppløsningsmiddel absorberer og løser opp litium fra brinen.

Kilde: Lithium Harvest

Olje‑feltbriner kan være en viktig litiumressurs fordi disse brinene finnes globalt, ellers anses som avfallsprodukt fra olje‑, gass‑ og brineindustri, og—avhengig av levedyktigheten til direkte litiumutvinnings‑teknologier—vil de ikke kreve et stort fotavtrykk lik de evaporative prosessene som brukes til å konsentrere bassengbriner

«Evaluation of the lithium resource in the Smackover Formation brines of southern Arkansas using machine learning».

Litiumnanofiltrering

En ny metode for direkte utvinning kan også ha blitt oppdaget av forskere ved Monash University (Australia), publisert i Nature Sustainability under tittelen “Sustainable lithium extraction and magnesium hydroxide co-production from salt-lake brines”.

De brukte EDTA‑assistert løs nanofiltrering (EALNF) for å ekstrahere litium. Denne metoden kan ekstrahere både litium og magnesium samtidig, og forbedrer den samlede effektiviteten i operasjonen. Tidligere har magnesium blitt behandlet som avfall fra litiumutvinning.

Prosessen oppnår ultrahøy Mg2+‑avvisning (99,85 %), ultrarask Li+‑flux, og en enestående Li+/Mg2+‑separasjonsfaktor under industrielle forhold.

Magnesium er ofte tilstede i brine og kan skape problemer for selektiv litiumutvinning. Dette har ofte ført til at slike ressurser blir ignorert til fordel for «lettere» briner.

«Vår teknologi oppnår 90 % litiumgjenoppretting, nesten dobbelt så god ytelse som tradisjonelle metoder, samtidig som den dramatisk reduserer tiden som kreves for utvinning fra år til kun noen uker.»

Den er også mindre vannkrevende enn å vente på at brinen skal fordampe i kunstige dammer. Faktisk produserer den til og med ferskvann som biprodukt, i stedet for å forbruke det. Med mange litiumressurser i vannfattige regioner kan dette gjøre en forskjell.

Investere i litium og batteriteknologi

Litium‑ion‑batterier har allerede endret verden flere ganger, fra å la folk bære avansert elektronikk overalt til å drive biler kun med elektrisitet.

De kan fortsatt gjøre det igjen, eller andre batterityper, ved å muliggjøre et 100 % fornybart kraftnett eller ved å elektrifisere fly når de når en høy nok energitetthet.

Du kan investere i batterirelaterte selskaper gjennom mange meglere, og du kan her på securities.io finne våre anbefalinger for de beste meglerne i USA, Canada, Australia, Storbritannia, og mange andre land.

Hvis du ikke er interessert i å plukke ut spesifikke batteriselskaper, kan du også se på biotek‑ETF‑er som Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X sin Lithium & Battery Tech ETF (LIT), eller WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), som gir en mer diversifisert eksponering for å kapitalisere på den voksende litium‑ og batteriindustrien.

Eller du kan konsultere vår «Top 10 Battery Metals & Renewable Energy Mining Stocks».

Direkte litiumutvinnings‑selskap

Rio Tinto (RIO ) er en gigant i gruveindustrien (verdens nest største), med en sterk tilstedeværelse innen jernutvinning, samt kobber, aluminium, gull, uran osv.

Rio Tinto ekspanderer raskt, spesielt med det mega jerngruveprosjektet Simandou i Guinea og Oyu Tolgoi‑kobbergruven, det største prosjektet i Mongolias historie.

Rio Tinto forventes å levere 25 % av vekstvolumene i den globale kobberforsyningen de neste fem årene.

Nylig har de gjort et massivt inntog i litiumgruvedomenet, med oppkjøpet av litiumgiganten Arcadium Lithium , som selv er resultatet av fusjonen i 2023 mellom de store litiumprodusentene Allkem og Livent, og gjør dem til den tredje største litiumprodusenten i verden.

Kilde: Arcadium

Fusjonen skapte et selskap som dekker alle trinn i litiumproduksjon og -behandling. Arcadium har ekspansjonsplaner som skal mer enn doble kapasiteten innen slutten av 2028.

Arcadium-innovasjoner

DLE

Når det gjelder dette oppkjøpet, er det som er beskrevet som “Rio Tintos ekte premie” Arcadiums direkte litiumutvinnings‑teknologi (DLE). Arcadium har faktisk arbeidet med DLE siden 1996, i kombinasjon med fordampningsbassenger, og har nylig gjort betydelige fremskritt i å gjøre den kommersielt levedyktig som en frittstående utvinningsmetode.

Spesielt, Livent kjøpte ILiAD Technologies i 2023.

“ILiAD Technology Platform kombinerer et overlegen litium‑selektivt adsorbent med kontinuerlig motstrøms‑sengebehandling”

“Livent er verdens fremste praktiker og største bruker av DLE‑baserte produksjonsprosesser, og vi er begeistret for at de har anerkjent fordelene ILiAD bringer til DLE‑fremtiden.”

Det ser ut til at Arcadiums lang‑siktige ekspertise med DLE, og det «store spekteret av litium‑rike briner under et bredt utvalg av forhold» til ILiAD, var en hovedgrunn til at Rio Tinto besluttet å kjøpe Arcadium, i tillegg til den lave verdsettelsen på grunn av den sykliske naturen i litiummarkedene.

Litiumfolie

Arcadium utviklet også LIOVIX, en form for trykkbar litiumfolie som kan brukes til å forbedre batteriytelse, redusere produksjonskostnader og redusere litiumbruk.

Kilde: Arcadium

Rio Tintos grønne profil

Arcadiums oppkjøp plasserte Rio Tinto fast i leiren av innovatører i gruveindustrien etter sin innovasjon innen kobberutvinning gjennom sitt prosjekt Nuton. Nutons nye teknologi gjør det mulig å oppnå en mye høyere kobberutvinningsgrad fra utvunnet malm.

Rio Tintos aluminiumproduksjon er lavkarbon, takket være vannkraft som brukes til å raffinere bauksitt til alumina og deretter aluminium.

Rio Tinto har også investert i andre litiumprosjekter, nylig kjøpt opp Ricon-prosjektet i Argentina og det kontroversielle Jadar-litiumprosjektet i Serbia (muligens det største litiumprosjektet i Europa).

På grunn av sine nylige oppkjøp og nye prosjekter bør Rio Tinto i økende grad bli sett på som en jerngruvedrift i kjernen, med en stadig grønnere profil og sterk vekst i alle metaller som kreves av energiomstillingen, spesielt kobber, lavkarbon‑aluminium og litium.

Studierreferanse:

^{1. Knierim, K. J., et al. (2024). Evaluation of the lithium resource in the Smackover Formation brines of southern Arkansas using machine learning. Science Advances, 10, Article adp8149. https://doi.org/10.1126/sciadv.adp8149}