Noua „goana dupa aur” pentru litiu verde

Noua „goana dupa aur” pentru litiu verde

(Credit de imagine:

Litiu Cornish

)

Litiul este crucial pentru tranzitia catre sursele regenerabile de energie, dar exploatarea acestuia a fost costisitoare pentru mediu. Acum, o sursa mai durabila de litiu a fost gasita adanc sub picioarele noastre.

C

Cornwall, 1864. Un izvor fierbinte este descoperit la aproape 450 m (1.485 ft) sub pamant in Wheal Clifford, o mina de cupru chiar in afara orasului minier Redruth. Sticlele de sticla sunt scufundate pana la gat in ​​apele sale clocotitoare, sigilate cu atentie si trimise spre testare. Rezultatul este descoperirea unei cantitati atat de mari de litiu – de opt sau de 10 ori mai mult pe galon decat s-a gasit in orice izvor fierbinte analizat anterior – incat oamenii de stiinta suspecteaza „se poate dovedi de o mare valoare comerciala”.

Dar Anglia secolului al XIX-lea avea putina nevoie de element, iar aceasta apa bogata in litiu de 50C (122F) a continuat sa abureasca in intuneric timp de peste 150 de ani.

Inainte de toamna anului 2020, si un site din apropiere de Wheal Clifford din Cornwall a fost confirmat ca avand unele dintre cele mai inalte clase de litiu din lume in apele geotermale. Utilizarea comerciala pentru litiu in secolul 21 nu ar putea fi mai clara. Se gaseste nu numai in interiorul telefoanelor inteligente si al laptopurilor, ci este acum vitala pentru tranzitia energiei curate, pentru bateriile care alimenteaza vehiculele electrice si stocheaza energie, astfel incat energia regenerabila sa poata fi eliberata constant si fiabil.

Apele bogate in litiu care curg adanc sub suprafata sunt cunoscute de mai bine de un secol – dar incep doar sa fie exploatate (Credit: Cornish Lithium)

Cererea a crescut in ultimii ani, pe masura ce producatorii de automobile se indreapta spre vehicule electrice, intrucat multe tari, inclusiv Marea Britanie, Suedia, Olanda, Franta, Norvegia si Canada, anunta o eliminare treptata a automobilelor cu motor cu combustie. De fapt, de cinci ori mai mult litiu decat se extrage in prezent va fi necesar pentru a atinge obiectivele climatice globale pana in 2050, potrivit Bancii Mondiale.

Dar exista o mare problema.

Array

Obtinerea litiului prin mijloace conventionale are propriul impact asupra mediului, sau mai degraba trei: emisiile de carbon, apa si uscat.

S-ar putea sa-ti placa si:

  • Plantele rare care „sangereaza” nichelul
  • Noul combustibil care va veni din Arabia Saudita
  • Nava de marfa futurista din lemn

In prezent, litiul provine in principal din mine de roci dure, cum ar fi cele din Australia, sau din rezervoarele subterane de saramura de sub suprafata albiilor de lac uscate, mai ales in Chile si Argentina. Exploatarea rocilor dure – in cazul in care mineralul este extras din minele deschise si apoi prajite folosind combustibili fosili – lasa cicatrici in peisaj, necesita o cantitate mare de apa si elibereaza 15 tone de CO2 pentru fiecare tona de litiu, potrivit unei analize a experti in materii prime Minviro pentru firma de litiu si energie geotermala Vulcan Energy Resources. Cealalta optiune conventionala, extragerea litiului din rezervoarele subterane, se bazeaza pe mai multa apa pentru a extrage litiul – si are loc in parti ale lumii de obicei foarte putine in apa, ducand la comunitati indigene care isi pun sub semnul intrebarii sustenabilitatea.

Extragerea litiului din apele geotermale – care se gaseste nu doar in Cornwall, ci si in Germania si SUA – are o amprenta ecologica mica in comparatie, inclusiv emisii de carbon foarte scazute.

Consultanta Minviro a constatat ca extractia geotermala a litiului printr-o metoda utilizata la firma Vulcan Energy Resources a avut un impact mai mic asupra mediului (Credit: Leonardo Soares / BBC)

Saramura geotermala este o solutie salina fierbinte, concentrata, care a circulat prin roci foarte fierbinti si s-a imbogatit cu elemente precum litiu, bor si potasiu. Cu alte cuvinte, procesul de extragere a energiei cu litiu din roca solida este alimentat de energie geotermala naturala. Saramura din minele din Cornish are concentratii de pana la 260 miligrame pe litru, curgand la o rata cuprinsa intre 40-60 litri (8,1 pana la 13,7 galoane) pe secunda. Acest lucru functioneaza ca suficient litiu pentru o baterie tipica de smartphone (2-3g) care trece prin procesul de productie la fiecare cateva secunde, conform estimarilor Cornish Lithium.

Cererea de litiu cu o amprenta ecologica mai mica pare sa castige teren. Exista semne ca producatorii de automobile, inclusiv Mercedes-Benz si Volkswagen, incep sa se gandeasca la impactul social si asupra mediului al lantului lor de aprovizionare cu vehicule electrice, spune Alex Keynes, manager de vehicule curate la organizatia de campanii Transport si mediu din Bruxelles. Folosirea litiului care este deja in circulatie – de la baterii reciclate si electronice – este preferabila mineritului mai mult, spune Keynes. „Avand in vedere cererea enorma pe care probabil o vom vedea in urmatorii ani, [aceasta] va insemna ca avem nevoie de o extractie, iar recuperarea litiului din saramura geotermala pare foarte promitatoare”, spune Keynes.

Descoperirea din 1864 a litiului ar putea fi in cele din urma sa dea roade. Cornish Lithium, o companie infiintata de fostul bancher de investitii Jeremy Wrathall in 2016, lucreaza la planuri de extragere a resurselor de litiu potential semnificative din saramura in celebrele mine din regiune langa Redruth.

Are doua site-uri principale in curs de dezvoltare – unul se afla la o centrala geotermala profunda, unde colaboreaza cu dezvoltatorul de energie Geothermal Engineering. Compania energetica intentioneaza deja sa produca caldura si energie zero-carbon din aceeasi apa fierbinte care contine litiu, la 5,2 km (3,2 mile) subteran la Proiectul de energie geotermala profunda United Downs. Apa din acest site are, de asemenea, niveluri scazute de compusi de sodiu si magneziu, ceea ce este un semn promitator, deoarece aceste minerale fac extractia litiului mai dificila si mai costisitoare. In august, proiectul a castigat sprijinul de 4 milioane de lire sterline (5,3 milioane de dolari) din partea guvernului britanic, permitand construirea unei fabrici pilot de extractie a litiului in urmatorii cativa ani.

Cantitati mari de litiu provin in prezent din rezervoare din America de Sud, dar aceasta metoda este intensiva in apa (Credit: Getty Images)

Al doilea sit geotermal de liti se afla langa usa proiectului United Downs si sunt in curs de evaluare a potentialului de extractie a litiului la o adancime mai mica de aproximativ 1 km (0,6 mile). Compania exploreaza, de asemenea, potentialul de a extrage litiu din roca de granit din regiunea China Clay din Cornwall, langa St Austell.

Extragerea litiului din apele geotermale din Cornwall a fost posibila prin progresele tehnologice atat in ​​explorare, cat si in extractie, spune Lucy Crane, geologul principal al Cornish Lithium.

Echipa foloseste o varietate de surse de date pentru a identifica cele mai probabile locatii ale litiului. “Cornwall are un patrimoniu minier uimitor care dateaza de 4.500 de ani, ceea ce inseamna ca exista o multime de informatii acolo despre sub-suprafata”, spune ea.

Unele dintre hartile istorice sunt pictate manual pe bucati mari de pergament (piele de animal folosita istoric pentru scriere). Arhivistii din Cornish Lithium ii fac fotografii si le imbina digital, astfel incat informatiile geologice sa poata fi capturate in 3D. Acest lucru permite combinarea si suprapunerea datelor din anii 1860, 1900 si 1960 cu informatii moderne de la sateliti si drone.

„Acesta este un mod foarte puternic de a combina seturi de date si va permite sa vizati in mod eficient locul in care doriti sa faceti explorari la sol”, spune Crane. „Atunci cand ajungem la foraj, suntem cat se poate de siguri ca vom gasi ceva. Acest lucru este mai bun din punct de vedere economic, dar minimizeaza si impactul asupra mediului al procesului de explorare. ”

Bateriile litiu-ion sunt utilizate pentru alimentarea dispozitivelor electronice si stocarea energiei generate de energia eoliana si solara, printre multe alte utilizari ale acestora (credit: Getty Images)

Progresele tehnologice ajuta, de asemenea, sa faca posibila extragerea litiului din saramura. Echipa intentioneaza sa utilizeze o tehnica numita Extractia Directa de Litiu (DLE), care a fost dezvoltata de diverse companii din SUA, Germania si Noua Zeelanda.

Exista pana la 60 de variante ale tehnologiei DLE, potrivit Jade Cove, o firma de consultanta din San Francisco care urmareste noile tehnologii miniere si energetice. Dar procesul de baza implica utilizarea unor tehnici precum nanofiltrarea sau rasinile schimbatoare de ioni – care actioneaza ca o sita chimica pentru a colecta selectiv doar clorura de litiu (principala forma in care litiul se gaseste in saramura), lasand alte saruri in apa. Clorura de litiu este preluata din sita, de exemplu, prin spalarea margelelor de rasina cu apa pura si prin injectarea apei ramase in pamant prin gauri de foraj. Clorura de litiu este apoi purificata si concentrata pentru a produce hidroxid de litiu, care este utilizat pentru fabricarea bateriilor.

Dar aceasta nu este singura modalitate de a obtine litiu din saramura geotermala. In SUA, William Stringfellow, directorul Programului de cercetare inginerie ecologica la Laboratorul National Lawrence Berkeley din SUA, efectueaza cercetari pentru Departamentul de Energie al SUA cu privire la diferitele metode de extractie a litiului din saramura. O abordare este extragerea litiului din saramuri folosind solventi proiectati pentru colectarea ionilor de litiu, in timp ce altele includ utilizarea membranelor care permit trecerea ionilor de litiu si separarea electrochimica, unde ionii de litiu sunt atrasi catre electrozi incarcati.

„Asadar, DLE nu va fi neaparat singura tehnologie, dar este prima care se aplica”, spune Stringfellow.

Fiecare metoda are un obstacol principal pentru a naviga – scoaterea numai litiu din apa. „Exista o multime de alte materiale in saramura care pot interfera cu procesul de extractie a litiului [cum ar fi sodiul si magneziul], deci trebuie sa le controlati si sa le eliminati”, spune Stringfellow.

SUA si Germania sunt, de asemenea, focare de cercetare si dezvoltare privind extractia geotermala de litiu. Zona din jurul Marii Salton, un lac de mica adancime in centrul Californiei si al doilea cel mai mare camp geotermal din SUA, a fost supranumita „valea litiului”. California Energy Commission a estimat ca campul ar putea furniza 40% din cererea globala de litiu.

In cercetarile publicate in luna martie a acestui an, Comisia a prognozat aprovizionarea cu carbonat de litiu a regiunii la peste 600.000 de tone pe an, ceea ce ar putea genera 7,2 miliarde de dolari SUA (5,3 miliarde de lire sterline) pe an la aproximativ 12 000 de dolari SUA (8.885 lire sterline) pe tona. Speranta este ca extractia litiului ar putea oferi nu numai o sursa interna mai curata de litiu pentru baterii, ci si sa imbunatateasca semnificativ economia productiei de energie regenerabila din resurse geotermale, care produc in prezent doar 6% din energia electrica din California si sunt costisitoare de dezvoltat.

„Toata lumea are o multime de stele in ochi, este ca o noua goana dupa aur”, spune Stringfellow. „Este o zona depresiva din punct de vedere economic, asa ca oamenii sunt foarte incantati de faptul ca, daca vor da litiu, ar duce la un boom economic”.

Generarea la scara larga a surselor regenerabile necesita, de asemenea, stocarea la scara larga a energiei pentru a furniza energie in mod constant (credit: Getty Images)

Exista o anticipare similara in Germania, unde Valea Rinului este centrul industriei nationale de litiu geotermala a tarii. Vulcan Energy Resources intentioneaza sa pompeze saramura geotermala fierbinte la suprafata si sa utilizeze caldura pentru a alimenta procesul de extractie a litiului si pentru a alimenta excesul inapoi in retea.

In noiembrie, Vulcan Energy Resources a anuntat ca site-ul sau principal are rezerve semnificative, cu concentratii de litiu de 181 miligrame pe litru. Va efectua un studiu complet de fezabilitate in 2021, cu scopul de a extinde pana la productia comerciala completa de litiu in 2023-24. “Avem o resursa suficient de mare pentru a satisface o cantitate foarte substantiala a cererii de pe pietele europene aici pentru multi, multi ani de acum inainte”, a declarat directorul executiv al Vulcan, Francis Wedin, la o conferinta industriala din octombrie.

Valea Rinului este situata in inima regiunii germane de fabricatie a autoturismelor, o locatie care ar oferi o fabrica de litiu avantaje comerciale in furnizarea producatorilor de vehicule electrice. Dar, de asemenea, reduce semnificativ emisiile de carbon asociate transportului de litiu din strainatate, a remarcat Wedin. Ca urmare, firma intentioneaza sa-si comercializeze litiul ca „zero carbon”.

Inapoi in Cornwall, zero carbon este, de asemenea, obiectivul procesului de productie al Cornish Lithium, pe care il prevede ca va fi alimentat de caldura geotermala. Si daca proiectul sau pilot se dovedeste a avea succes, Cornish Lithium este increzator ca plantele ar putea fi dezvoltate in intreaga regiune.

„Toate tehnologiile curate de care avem nevoie pentru a combate schimbarile climatice – fie ca este vorba de turbine eoliene, panouri solare sau baterii, toate sunt cu adevarat, foarte minerale”, spune Crane. „Trebuie sa ne asiguram ca extragem aceste materiale cat mai responsabil posibil, altfel atenueaza motivul construirii acestor tehnologii in primul rand.”

In total, pot trece inca cativa ani inainte ca bateriile fabricate cu litiu cu emisii zero sa alimenteze masina sau alte dispozitive. Dar daca litiul cu zero carbon decoleaza asa cum spera campionii sai, ar putea deveni un puternic exemplu de mineral esential pentru energie durabila, obtinut intr-un mod durabil.

Emisiile din calatorii necesare pentru a raporta aceasta poveste au fost de 0 kg CO2. Emisiile digitale din aceasta poveste sunt estimate la 1,2g – 3,6g CO2 pe pagina vizualizata. Aflati mai multe despre modul in care am calculat aceasta cifra aici .

Alaturati-va unui milion de fani Viitor placandu-ne pe  Facebook sau urmati-ne pe  Twitter  sau  Instagram .

Daca ti-a placut aceasta poveste,  inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „Lista esentiala”. O selectie selectata de povesti de la  BBC FutureCultureWorklife si  Travel , livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.