Сейчас весь мир следит за ходом выборов в США. От них зависит действительно очень многое. И в политике, и в экономике. В частности, многие ждут принципиального решения новых американских властей относительно добычи собственных полезных ископаемых, которых в Америке в достатке, но которые в последние десятилетия практически не извлекаются из недр. До поры до времени американцам было проще и дешевле всё это покупать, но теперь другие времена.
Буквально накануне выборов в американской прессе прошла информация, что США могут буквально сидеть на вершине зарытого сокровища. Глубоко в недрах нескольких южных штатов учёные неожиданно обнаружили огромное богатство в виде лития, известного также как «белое золото». Литий, как известно, необходим в первую очередь для питания миллионов батарей для электромобилей.
Благодаря этому открытию Соединённые Штаты, где имеется лишь один активный литиевый проект в Неваде, могут даже перестать зависеть от импорта лития.
Этот импорт идёт в основном из Чили и Аргентины и сейчас более чем на четверть закрывает потребности страны в этом важнейшем металле.
Исследование Геологической службы США (USGS), проведённое с использованием новейших методов, показало, что в зоне геологической формации Смаковер, которая охватывает южную и восточную часть Техаса, южную часть Арканзаса, верхнюю половину Луизианы и некоторые её восточные области, южную половину Миссисипи, юго-западную часть Алабамы и части Флоридского выступа, содержится от 5 до 19 млн т лития, или от 35% до 136% от его текущих предполагаемых запасов в США.
При оптимистическом сценарии этого достаточно, чтобы с многократным запасом удовлетворить прогнозируемый спрос на аккумуляторы для электромобилей в мире к 2030 году. В настоящий момент Австралия производит более 50% лития в мире, при этом бОльшая часть переработки «белого золота» происходит в Китае.
В настоящий момент Австралия производит более 50% лития в мире.
Открытие, опубликованное американским изданием «Science Advances», произошло в решающий момент, когда в результате массового перехода на электромобили в мире резко вырос спрос на литий. Прогнозируется, что он достигнет 1,5 млн т к 2025 году и более 3 млн т к 2030 году. Согласно отчету USGS за 2024 год, на электромобили пришлось 87% потребления лития. По данным Международного энергетического агентства (IEA), в прошлом году в мире было зарегистрировано около 14 млн новых электромобилей, а их продажи выросли на 35% по сравнению с 2022 годом.
По информации Министерства энергетики США, к 2030 году производство аккумуляторных элементов в Северной Америке превысит 1200 гигаватт-часов, что достаточно для поставки не менее 12–15 млн. новых электромобилей в год. Хотя США обладают большим объёмом запасов лития, на их долю приходится лишь менее 2% от мировых поставок «белого золота», а предложения по его добыче сталкиваются с противодействием со стороны экологических активистов.
Что делает открытие огромных запасов лития на юге США особенно интригующим, так это то, где находится «белое золото». Оно растворено в древней морской воде, запертой в геологической формации Смаковер — обширном слое известняка, который простирается через несколько южных штатов.
Этот подземный резервуар, образовавшийся в эпоху динозавров в юрском периоде, давно известен своими залежами нефти и брома. Теперь он раскрывает ещё один ценный секрет своих солёных вод. Чтобы нанести на карту это скрытое сокровище, исследователи использовали сложную комбинацию старых и новых методов, предложенную USGS и Управлением по энергетике и окружающей среде Арканзаса.
Учёные воспользовались архивными данными, а также собрали образцы воды из региона и проанализировали их в лаборатории USGS Brine Research в Рестоне (Вирджиния). Затем, используя искусственный интеллект и модель машинного обучения под названием «случайный лес», они создали подробные карты, прогнозирующие высокую концентрацию лития по всему региону, включая те зоны, где прямое взятие проб было невозможно.
Месторождение лития на карте США.
«Наше исследование впервые позволило оценить общее количество лития, присутствующего в юго-западной части Смаковера в Арканзасе», — поясняет Кэтрин Книрим, ведущий научный специалист проекта, но предупреждает, что установленный общий объём запасов лития и техническая возможность добычи этого металла из рассолов не одно и то же.
Тем не менее, результаты исследования, озаглавленного «Оценка запасов лития в рассолах формации Смаковер в южном Арканзасе с использованием методов машинного обучения», действительно указывают на потенциально обильные запасы «белого золота».
Согласно прогнозной модели USGS, в 2022 году в рассоле, поднятом на поверхность в районе исследования в процессе добычи брома, нефти и газа, содержалось 5000 т растворённого лития.
Не случайно в ноябре 2023 года нефтегазовый гигант, компания Exxon Mobil, которая объявила о своём намерении стать «ведущим производителем и поставщиком лития для производства аккумуляторов для электромобилей к 2030 году», уже обнародовала планы по созданию буровой площадки и перерабатывающего предприятия для лития в зоне Смаковер и приобрела там права на участок площадью почти 500 км2. Exxon Mobil рассчитывает ввести завод в эксплуатацию в 2027 году. Компания Standard Lithium также запустила производственные проекты на этой территории.
Однако, следует учесть тот факт, что недавнее исследование в значительной степени опиралось на исторические данные, которые могут не вполне корректно отражать текущие уровни концентрации лития. Кроме того, хотя модель машинного обучения эффективна, она лучше всего работает в диапазоне данных выборки и может неточно предсказывать экстремальные значения (очень высокие или очень низкие уровни концентрации лития). Для повышения точности будущих моделей необходимы дополнительные данные из недостаточно изученных областей формации Смаковер.
Exxon Mobil претендует на статус ведущего производителя лития в США.
Как бы то ни было, многообещающим аспектом этого открытия является то, что большая часть богатого литием рассола уже выкачивается на поверхность в качестве побочного продукта нефтяных и газовых операций. Вместо того, чтобы рассматривать этот рассол как отходы, его можно было бы переработать для извлечения ценного лития, что фактически превращает проблему утилизации в ценный ресурс.
В случае успешной разработки эти запасы лития могут превратить юго-западный Арканзас в ключевого игрока в революционном переходе к «зелёной» энергетике, а также способствовать созданию новых рабочих мест и целых отраслей в регионе.
«Литий является критически важным минералом для энергетического перехода, и потенциал увеличения производства в США для замены импорта имеет последствия для занятости, производства и устойчивости цепочки поставок», — говорит Дэвид Эпплгейт, директор USGS.
Дэвид Эпплгейт, директор USGS.
Есть ли альтернативные решения? Ещё один способ решить проблему нехватки лития — уменьшить потребность в нём за счёт перехода на безлитиевые аккумуляторы, электромобили на водородных топливных элементах и новые технологии стационарного длительного хранения энергии. Как только индустрия переработки электромобильных аккумуляторов заработает, это также поможет дополнить цепочку поставок лития и сократит потребность в извлечении нового «белого золота» из недр Земли.
Не стоит забывать и о потенциале обычной морской воды в качестве источника лития. Учитывая, что концентрация лития в ней чрезвычайно низка, ещё совсем недавно это казалось несбыточной мечтой. Однако за пару лет многое может измениться. Например, в минувшем июне исследовательская группа из Притцкеровской школы молекулярной инженерии Чикагского университета в публикации «Определение критических характеристик частиц фосфата железа, влияющих на предпочтение лития» в журнале «Nature» описала экономичный метод извлечения лития из морской воды, а также грунтовых и буровых сточных вод. Есть желающие пойти этим путём?
Перевод Виктора Симионова
по материалам сайтов https://www.forbes.com, https://www.manufacturing.net
