Quest to Mine Seawater for Lithium Advances

Forskere ved Japans Atomic Energy Agency har fundet frem til en ny metode til at behandle havvand for at udvinde lithium - et element, der spiller en nøglerolle i avancerede batterier til elektriske køretøjer, og som, hvis de nuværende forudsigelser for el-markedet viser sig nøjagtige, kunne være i mangelvare inden udgangen af ​​årtiet.

Skriver i det nye nummer af tidsskriftet Afsaltning , Tsuyoshi Hoshino, en videnskabsmand ved JAEAs Rokkasho Fusion Institute, foreslået en metode til genvinding af lithium fra havvand ved hjælp af dialyse. Stadig år efter kommercialiseringen er systemet baseret på en dialysecelle med en membran bestående af et superledermateriale. Lithium er den eneste ion i havvandet, der kan passere gennem membranen, fra den negative elektrode side af cellen til den positive elektrode side.

Metoden viser god energieffektivitet og er let skalerbar, skriver Hoshino.

Hoshinos arbejde slutter sig til en lang tradition, der omfatter både nye måder at genvinde lithium på og den bredere drøm om at udvinde havet for værdifulde mineraler. Folk har udvundet salt fra havet i evigheder. Historien om havbundsminedrift strækker sig tilbage til 1872, hvor HMS Udfordrer , et britisk oceanografisk fartøj, opdagede mangan på havbunden. I midten af ​​det 20. århundrede var folk begyndt at forsøge at udvinde den enorme mineralrigdom opløst i havvand - en vanskelig opgave i betragtning af de lave koncentrationer af de mineraler, der genvindes. I dag udvinder en blomstrende industri magnesium fra havvand, men den økonomiske produktion af lithium fra havet har vist sig at være uhåndgribelig. Grundstoffet findes i ekstremt lave koncentrationer i havet og har allerede en etableret forsyningskæde, hovedsagelig fra saltsøer i Sydamerika.

Hvis Hoshinos metode viser sig at være effektiv og økonomisk, kan den transformere et marked, der har set mange investeringer og formodet innovation i de seneste år, men som er forblevet stædigt modstandsdygtigt over for nye teknologier og nye forsyningskilder. Det meste lithium genvindes stadig i dag på den måde, det har været i et halvt århundrede: ved at fordampe saltlage indsamlet fra saltsøer i lukkede dale i dele af Chile, Argentina og Bolivia.

Forudsigelser om kriser i lithiumforsyningen er dukket op med stigende hyppighed i de senere år. Mange analytikere, men ikke alle, mener, at den stigende efterspørgsel fra producenter af batterier til elektriske køretøjer - især Tesla, hvis kommende Gigafactory forventes at næsten fordoble verdens efterspørgsel efter lithium - er sikker på at belaste forsyninger fra traditionelle kilder.

Jeg tror, ​​vi vil se mangel, siger Simon Moores, leder af mineral- og minekonsulentfirmaet Benchmark Intelligence. Der er brug for ny forsyning nu, og det bliver det i fremtiden, selvom en brøkdel af de planlagte udvidelser i batteriproduktionen sker.

Benchmarks sporing af lithiumpriser viser en støt stigning i løbet af de sidste par år, og Moores forudser ikke, at priserne vil falde på det nærmeste. Det giver næring til R&D på det mest grundlæggende niveau, som med Hoshinos arbejde, og det driver nye investeringer i saltsøer, der kunne producere lithium - især i Nevada, hvor Tesla bygger Gigafactory. (Se Teslas massive Nevada-fabrik skal have massive resultater til at betale sig.)

Vancouver-baserede Dajin Resources udgivet for nylig lithium assay resultater fra dets Alkali Lake egenskab i Esmeralda County, Nevada, der viser lovende koncentrationer af lithium. Virksomheden ejer også areal i Teels Marsh-regionen i Mineral County. Dajin planlægger at genvinde lithium ved hjælp af konventionelle metoder, siger præsident Brian Findlay.

Der findes en række forskellige og interessante teknologier, men de starter alle med højkoncentreret saltlage, siger Findlay. Og den enkleste gennemprøvede teknologi er fordampning. Det er faktisk svært at konkurrere med en naturlig proces.

Det afholder ikke iværksættere og forskere fra at prøve. En af de mere interessante metoder er omvendt osmose, en teknik, der i teorien kunne udvinde lithium meget hurtigere end de 18 til 24 måneder, der kræves til saltlagefordampning. (Et af de strukturelle problemer i den nuværende lithiumproduktionsindustri er, at på grund af den lange forsinkelsestid, der er nødvendig for fordampning, er det svært at øge produktionen hurtigt som svar på ny efterspørgsel.) Simbol materialer , baseret i Pleasanton, Californien, ønsker at bruge omvendt osmose til at fjerne lithium fra spildevandet, der kommer fra Featherstone geotermiske anlæg nær Californiens Salton Sea. Det ville være en elegant løsning, der kombinerer ren strømproduktion med lithiumgenvinding til EV-batterier. Men Simbol søger efter sigende en køber, og det i februar afskediget størstedelen af ​​sine arbejdere . (Simbol-repræsentanter reagerede ikke på anmodninger om kommentarer til denne artikel.) Indtil videre ligner omvendt osmose i det mindste en anden lovende teknologi, der ikke har kunnet finde trækkraft.

Det bringer os tilbage til verdens største depot af lithium: havet. I de senere år nye processer og materialer, herunder grafen , har vist lovende at gøre minedrift i havet til en realitet. Forskere ved University of North Carolina har for eksempel designet en metal-organisk ramme til at indsamle uran-bærende ioner fra havvand. Hoshino mener, at hans havvandsdialysecelle til at genvinde lithium kan kommercialiseres inden for fem år.

Det er klart, at efterhånden som den avancerede batterisektor udvides, vil disse bestræbelser fortsætte. For nu er det dog stadig svært at konkurrere med naturlige processer.

skjule