فناوری‌های جدید استخراج لیتیوم

امروزه، استخراج به روش آب‌‌‌‌‌‌نمک شامل تبخیر آب‌‌‌‌‌‌نمک در استخرهای عظیم و رنگارنگ در حدود ۱۸ماه انجام می‌شود که غلظت بالایی از لیتیوم را تولید می‌کند. این فرآیند ساده اما ناکارآمد، بخش‌های وسیعی از زمین را اشغال می‌کند و از نظر زیست‌محیطی مخرب است.

دیو اسنایداکر، بنیان‌گذار و مدیرعامل شرکت Lilac Solutions، می‌گوید: صنعت خودرو به افزایش ۲۰ برابری عرضه لیتیوم نیاز دارد و هیچ راهی برای دستیابی به این نوع رشد با فناوری‌های معمولی وجود ندارد. Lilac یکی از معدود شرکت‌هایی است که مجموعه‌‌‌‌‌‌ای از فناوری‌های جدید و تا حد زیادی عملی‌نشده به‌نام استخراج مستقیم لیتیوم یا DLE را آزمایش می‌کند که می‌تواند کارآیی را افزایش داده و اثرات جانبی منفی فرآیند استخراج آب‌‌‌‌‌‌نمک را کاهش دهد. به‌‌‌‌‌‌جای تغلیظ لیتیوم با تبخیر آب‌‌‌‌‌‌نمک در استخرهای بزرگ، DLE آب‌‌‌‌‌‌نمک را مستقیما به داخل یک واحد فرآوری می‌کشد، آن را در یک‌سری فرآیندهای شیمیایی قرار می‌دهد تا لیتیوم را جدا کند، سپس آن را به زیر زمین تزریق می‌کند.

DLE همچنین می‌تواند به راه‌اندازی بازار داخلی استخراج لیتیوم کمک کند. امروزه، بیشتر استخراج آب‌‌‌‌‌‌نمک لیتیوم در سالار د آتاکاما، یک منطقه نمکی گسترده در شمال شیلی که دارای بالاترین کیفیت آب‌‌‌‌‌‌نمک لیتیوم در جهان است، انجام می‌شود، اما فناوری‌های DLE به زمین بسیار کمتری نیاز دارند و می‌توانند به باز‌کردن منابع در مناطقی که آب‌‌‌‌‌‌نمک حاوی لیتیوم کمتر و ناخالصی‌‌‌‌‌‌های بیشتری است کمک کند. شرکت‌های آمریکای‌شمالی Lilac Solutions، EnergyX و Standard Lithium در حال بررسی منابع لیتیوم در مناطقی مانند سازند اسمکاور آرکانزاس، دریای سالتون کالیفرنیا و دریاچه نمک بزرگ یوتا و همچنین در خارج از کشور در آرژانتین، بولیوی و شیلی هستند. دولت شیلی حتی اعلام کرده است که تمام پروژه‌های جدید لیتیوم باید از فناوری DLE استفاده کنند.

انجام متفاوت کارها

در دنیای قبل ورود از خودروهای الکتریکی، روش‌های سنتی استخراج آب‌‌‌‌‌‌نمک و استخراج سنگ سخت برای پاسخگویی به تقاضای جهانی لیتیوم کافی بود. جهان در ۵۰ سال‌گذشته به DLE نیازی نداشت. رابرت مینتاک، مدیرعامل استاندارد لیتیوم گفت: استفاده اولیه لیتیوم صنعتی بود که برای تولید سرامیک، شیشه و روان‌‌‌‌‌‌کننده‌‌‌‌‌‌ها از آن استفاده می‌شد، اما باتوجه‌‌‌‌‌‌به افزایش تقاضا برای خودروهای الکتریکی و باتری‌‌‌‌‌‌های لیتیوم یونی که انرژی آنها را تامین می‌کنند، اکنون کمبود عرضه وجود دارد. طی ۱۰ سال‌گذشته، ۹۰‌درصد تولید لیتیوم جدید از پروژه‌های سنگ‌سخت حاصل شده‌است، اما پروژه‌های هارد راک با رفتن به منابع درجه پایین‌تر گران‌‌‌‌‌‌تر می‌شوند. اگر تمام پروژه‌های هاردراک را جمع‌آوری کنید، منابع کافی برای رسیدن به اهداف خودروساز وجود ندارد. اسنایداکر گفت: این منابع آب‌‌‌‌‌‌نمک هستند که به‌‌‌‌‌‌اندازه کافی برای برق‌‌‌‌‌‌رسانی به صنعت خودرو بزرگ هستند. DLE در حال‌حاضر تا حدودی در آرژانتین و چین استفاده می‌شود، جایی‌که شرکت‌های Livent و Sunresin در حال پیاده‌‌‌‌‌‌سازی فناوری تجاری هستند که DLE را با عملیات حوضچه تبخیر سنتی ترکیب می‌کند. این شرکت‌ها هر دو به فناوری به‌نام «جذب»، تنها رویکرد تجاری اثبات شده برای DLE متکی هستند. در این فرآیند، مولکول‌‌‌‌‌‌های لیتیوم در آب‌‌‌‌‌‌نمک به یک ماده‌جاذب می‌‌‌‌‌‌چسبند و آنها را از ناخالصی‌‌‌‌‌‌های اطراف پاک می‌کنند، اما کارشناسان می‌گویند که حذف لیتیوم از جاذب‌‌‌‌‌‌ها به مقدار زیادی آب شیرین نیاز دارد، این مشکل بزرگ باتوجه‌‌‌‌‌‌به اینکه بسیاری از بهترین منابع آب‌‌‌‌‌‌نمک جهان در مناطق خشک هستند، به‌وجود آمده است. جدیدترین گزارش پایش Livent نشان می‌دهد که به‌‌‌‌‌‌ازای هر‌تن کربنات لیتیوم یا LCE تولیدشده، از ۴/ ۷۱‌تن آب شیرین استفاده می‌کند، اما تعداد زیادی از شرکت‌های دیگر در حال‌حاضر وارد این صنعت شده‌اند و فناوری‌های جایگزین را آزمایش می‌کنند که به ادعای آنها نه‌‌‌‌‌‌تنها حوضچه‌‌‌‌‌‌های تبخیر را به‌طور کامل حذف می‌کنند، بلکه عملکرد را افزایش می‌دهند و درعین‌‌‌‌‌‌حال نیاز به انرژی و آب شیرین را کاهش می‌دهند.

بازیگران جدید صنعت لیتیوم

Lilac Solutions از فناوری به‌نام تبادل یونی استفاده می‌کند. این شرکت در حال‌حاضر با مشارکت شرکت تولیدکننده لیتیوم استرالیایی Lake Resources، فناوری خود را در آرژانتین آزمایش می‌کند. اسنایداکر توضیح داد: هنگامی که لیتیوم در ماده‌جذب شد، لیتیوم را با استفاده از اسید‌رقیق از مهره بیرون می‌‌‌‌‌‌کشیم و یک کنسانتره کلرید لیتیوم تولید می‌کنیم که به‌‌‌‌‌‌راحتی می‌تواند به مواد شیمیایی قابل‌‌‌‌‌‌استفاده در باتری تبدیل شود. Lilac انتظار دارد اولین ماژول در مقیاس تجاری خود را قبل از پایان سال‌۲۰۲۴ راه‌اندازی کند. این شرکت توسط BMW و Breakthrough Energy Ventures با بودجه‌بیل گیتس حمایت می‌شود و فورد توافق‌نامه‌‌‌‌‌‌ای برای خرید لیتیوم از این کارخانه در آرژانتین امضا کرده‌است.

EnergyX که در سان‌‌‌‌‌‌خوان، پورتوریکو و آستین تگزاس مستقر است، از ترکیبی از فناوری‌ها استفاده می‌کند که می‌تواند برای منبع خاص آب‌‌‌‌‌‌نمک مناسب باشد. مرحله اول جذب سنتی است و به‌دنبال آن روشی به‌نام «استخراج با حلال» شناخته می‌شود که در آن آب‌‌‌‌‌‌نمک غلیظ با یک مایع آلی مخلوط می‌شود، سپس لیتیوم قبل از اینکه آزاد و غلیظ شود به ماده‌آلی منتقل می‌شود. فیلتراسیون غشایی آخرین مرحله است که تمام ناخالصی‌‌‌‌‌‌های باقی‌مانده را حذف می‌کند؛ بنابراین شما این همه حلقه‌‌‌‌‌‌ها و هم‌‌‌‌‌‌افزایی‌‌‌‌‌‌هایی را می‌بینید که از ترکیب این فناوری‌ها به‌وجود می‌آیند. EnergyX در حال ساخت کارخانه‌‌‌‌‌‌های نمایشی با شرکایی در آرژانتین، آرکانزاس، شیلی، کالیفرنیا و یوتا است و قصد دارد تا دو کارخانه اول را تا پایان سال‌جاری راه‌اندازی کند. اخیرا این شرکت ۵۰‌میلیون دلار سرمایه از جنرال‌موتورز به‌‌‌‌‌‌منظور افزایش مقیاس فناوری‌های قابل‌‌‌‌‌‌استفاده در این کارخانه دریافت کرده‌است.