От редакции. Литий уже не вызывает такого безумного ажиотажа, как двумя годами ранее. Цена на него довольно существенно упала, соответственно, и «парад литиевых суверенитетов» тоже стал сходить на нет. Но это не значит, что интерес к литию пропал вовсе. Отнюдь, он по-прежнему востребован, просто его добыча и переработка уже не сулит таких баснословных барышей, как раньше. Тем не менее, для энергетического перехода он по-прежнему необходим.
Две трети лития, производимого в мире, затем перерабатывается в Китае. Такая концентрация ресурса в нескольких точках земного шара делает Европу зависимой от стран-производителей как с точки зрения поставок, так и с точки зрения стоимости этого сырья. На сегодняшний день ни одна страна ЕС не добывает критически важный металл в промышленных масштабах, хотя имеющиеся ресурсы оцениваются примерно в 5 млн т, что составляет 6,9% от мировых запасов «белого золота».
Приходится искать какие-то альтернативные варианты. Отраслевое издание Polytechnique insights (Франция) рассказывает, что Европа располагает источником лития, который прежде никогда не использовался в мире в промышленных масштабах. Речь идёт о геотермальных водах.
Чили. Запасы лития здесь огромны.
В настоящее время повсеместно литий производят двумя способами. В Австралии, например, ведётся добыча сподуменовых пегматитов, горной породы с высоким содержанием «белого золота», которую можно найти и в других частях мира в гранитах и глинах.
Литий также можно извлечь из рассолов, насыщенных растворённым литием. Это особенно актуально для Чили, где в пустыне Атакама находятся солёные озёра. Сначала воду из них выпаривают, а затем с помощью физико-химических процессов из концентрированных рассолов получают карбонат лития.
На геотермальной электростанции из-под земли откачиваются горячие грунтовые воды, энергия которых служит для производства тепла или электричества, а затем закачиваются обратно. В некоторых геотермальных источниках обнаружена высокая концентрация лития.
На востоке Франции геотермальная электростанция Soultz-sous-Forêts использует солёную воду с содержанием 200 мг лития на литр. Фундаментальное отличие от солончаков, представляющих собой замкнутые резервуары, заключается в том, что геотермальный литий находится в активной системе, где геотермальные воды циркулируют и постоянно пополняются металлом.
Геотермальная электростанция Soultz-sous-Forêts.
Для извлечения лития из геотермальных вод в настоящее время существует несколько инновационных технологий. Во Франции горнодобывающая группа Eramet и компания IPF Energies nouvelles с 2010-х годов разрабатывают технологию прямого извлечения лития. С тех пор она была оптимизирована применительно к добыче геотермального лития в рамках исследовательского проекта Eu Geli.
Технология основана на способности слоистого материала из гидроксида алюминия фиксировать на поверхности хлорид лития. Таким способом в Европе уже получены первые килограммы лития из геотермальных вод, и этот металл имеет качество, необходимое для производства аккумуляторных батарей. С конца 2023 года на геотермальной электростанции Rittershoffen на северо-востоке Франции работает пилотная установка для проверки эффективности процесса в реальных условиях. В Германии компания Vulcan Energy тестирует аналогичную технологию.
Другой существующий процесс — это технология ионного обмена, которая действует как своеобразный фильтр, внутри которого циркулирует вода, богатая литием. Французская компания Geolith тестирует этот процесс в Корнуолле (Великобритания). Однако, несмотря на достигнутый прогресс, инновационные технологии пока не используются в промышленных масштабах.
Геотермальная энергия считается перспективным направлением в "зеленой" энергетике.
При этом геотермальный литий имеет множество преимуществ, одно из которых — готовность к использованию. Нет необходимости отправлять сырье на переработку в Китай, как это происходит сегодня с литием, добываемым из солончаков или горных пород. Ещё одним преимуществом является меньшее воздействие на окружающую среду — достаточно добавить набор модулей к существующим геотермальным электростанциям.
И даже при строительстве новых воздействие на почву будет значительно меньшим, чем при обычных операциях, когда выкапываются миллионы кубических метров породы или создаются большие пруды-испарители. К тому же вся откачиваемая вода, непригодная для использования, закачивается обратно под землю, где вновь насыщается литием. Наконец, при использовании геотермальных источников потребляется всего несколько десятков кубометров воды на тонну произведённого лития. Для сравнения, при получении лития в прудах-испарителях этот показатель составляет 250–450 м3, а при извлечении металла из горных пород — 150 м3.
Поскольку потребности значительно возросли, геотермальный литий стал стратегическим ресурсом. Потребление лития в энергетическом секторе утроилось в период с 2017 по 2022 год, главным образом из-за резкого роста продаж электромобилей. По оценкам Международного энергетического агентства (IEA), спрос увеличится в 3,5 раза к 2030 году и в 9,5 раза к 2050 году, если государства выполнят свои заявленные климатические обязательства. При этом, по оценкам IEA, уже к 2025 году мир может столкнуться с дефицитом лития.
Геотермальные воды есть практически везде, правда, не везде они доступны для промышленного использования.
Достаточно ли во Франции геотермальных литиевых ресурсов? Компания Eramet намерена производить литий в количествах, которые позволят производить 250 000 тяговых батарей для электромобилей в год. При этом необходимо учитывать минимальную концентрацию лития, чтобы операция была прибыльной. Сегодня пороговой величиной считается содержание лития порядка 100 мг на литр воды. Частичная оценка 48 регионов мира показывает, что в геотермальных источниках литий присутствует примерно в тех же концентрациях, что и в солончаках или горных породах.
На данный момент главный вопрос, над которым работают несколько исследовательских консорциумов, заключается в том, как быстро добываемые геотермальные воды смогут вновь насытится литием, поскольку по мере эксплуатации концентрация «белого золота» в таких источниках снижается. Дисбаланс вызовет изменение породы, в которой циркулируют эти воды. Необходимо лучше изучить процессы пополнения геотермальных вод литием, чтобы обеспечить устойчивую эксплуатацию этих ресурсов и провести их полноценное картирование.
Перевод Виктора Симионова
