A lítiumkitermelés iránti kereslet világszerte növekszik, elsősorban a lítium növekvő használata miatt az elektronikus akkumulátor-technológiákban és az elektromos járművekben. De honnan származik a lítium, és hogyan állítják elő? Íme egy magyarázat, amelyben mindent megtudhat, amit tudnia kell, beleértve a környezeti hatásokat is.
A lítium alapvetően egy rendkívül reaktív alkálifém, amely kiváló hő- és elektromos vezetőképességgel rendelkezik. Ezek a tulajdonságok teszik különösen hasznossá kenőanyagok, gyógyszerek, üveg és – ami a legfontosabb – az elektromos autókhoz és a szórakoztató elektronikához használt lítium-ion akkumulátorok gyártásához.
A lítium azonban nem csak a természetben található meg, mivel rendkívül reaktív. Ehelyett sók vagy más vegyületek alkotórészeként van jelen. A piacon kapható lítium nagy része lítium-karbonát formájában található meg, amely egy stabilabb vegyület, amely aztán vegyi anyagokká vagy sókká alakulhat át.
A lítiumsók megtalálhatók az agyag, az ásványi ércek és a sósav földalatti lelőhelyein, valamint a geotermikus vízben és a tengervízben. A világ lítiumkészletének nagy része bányákból származik, ahonnan kitermelik. A sós tavak, más néven szalárok tartalmazzák a legnagyobb lítiumkoncentrációt, amely 1000-3000 ppm között mozog.
Lítiumkitermelés
A legmagasabb lítiumkoncentrációjú szalárok Bolíviában, Argentínában és Chilében találhatók, a “lítiumháromszögnek” nevezett területen. A szalárokból nyert lítiumot lítium-karbonát formájában nyerik ki, amely a fő nyersanyag, amelyet a vállalatok a lítium-ion akkumulátorokban használnak.
A szalárokban történő bányászat általában nagyon hosszú folyamat, amely nyolc hónaptól három évig is eltarthat. A bányászat egy lyuk fúrásával és a sósav felszínre szivattyúzásával kezdődik. Ezután hónapokig hagyják elpárologni, először mangán, kálium, bórax és sók keverékét hozzák létre, amelyet leszűrnek és egy másik párologtatómedencébe helyeznek.
12-18 hónapba telik, amíg ez a keverék eléggé megszűrődik ahhoz, hogy a fehér aranyként is ismert lítium-karbonátot ki lehessen vonni belőle. Bár olcsó és hatékony, az eljáráshoz rengeteg vízre van szükség, becslések szerint 500 000 gallonra a kivont lítium tonnájára vetítve.
Ez nagy nyomást gyakorol a közeli területeken élő helyi közösségekre. A chilei Salar de Atacamában például a bányászat miatt a régió vízkészletének 65%-át veszítette el. Ez hatással volt a helyi gazdákra, akiknek a mezőgazdaság és a szarvasmarha-tenyésztés jelenti a megélhetést, és akiknek most máshonnan kell beszerezniük a vizet.
A lítiumbányászat kockázatai
A vízhiány a régióban nem csak a lítiumbányászat egyetlen lehetséges problémája. A párologtatómedencékből mérgező vegyi anyagok szivároghatnak a vízkészletbe, például a lítium feldolgozásához használt sósav – valamint a sósavból kiszűrődő hulladékok.
Az Egyesült Államokban, Kanadában és Ausztráliában a lítiumot általában hagyományosabb módszerekkel nyerik ki a kőzetből. Ennek ellenére még mindig szükség van vegyszerek használatára ahhoz, hogy hasznos formában nyerjék ki. Nevadában a kutatás például egy lítiumfeldolgozó üzemtől 150 mérföldre a folyásirányban lévő halakra gyakorolt hatást állapított meg.
A Föld Barátai által készített jelentés szerint a lítium kitermelése hatással lehet a talajra és levegőszennyezést okoz. Az argentin Salar del Hombre Muerto területén a lakosok arra panaszkodnak, hogy a lítium szennyezi az emberek és a haszonállatok által használt patakokat, míg Chilében összecsapások voltak a bányavállalatok és a helyiek között.
A lítium kitermelésének továbbfejlesztett technológiái
A kutatók szerint új kitermelési technológiák kifejlesztésére van szükség, amelyek lehetővé teszik az akkumulátorok környezetbarátabb módon történő gyártását. Ezért világszerte sokan keresnek új alternatívákat, például olyan akkumulátor-kémiákat, amelyek a kobaltot és a lítiumot elterjedtebb és kevésbé mérgező anyagokkal helyettesítik.
A kevésbé energiatakarékos vagy drágább új akkumulátorok mindazonáltal negatív hatással lehetnek a környezetre. “Egy kevésbé tartós, de fenntarthatóbb eszköz nagyobb szénlábnyomot eredményezhet, ha figyelembe vesszük a szállítást és a szükséges extra csomagolást” – mondta Christina Valimaki, az Elsevier elemzője.
A lítium-ion újrahasznosíthatósága is kulcsszerepet játszik. Ausztráliában egy kutatás kimutatta, hogy az országban keletkező 3300 tonna lítium-ion hulladéknak mindössze 2%-át hasznosították újra. Ez problémákat okozhat, mivel a nem kívánt, akkumulátorral ellátott elektronikai cikkek a hulladéklerakókba kerülhetnek, a fémek és ionos folyadékok pedig a földalatti víztározókba szivároghatnak.
A Birminghami Energetikai Intézet az eredetileg atomerőművek számára kifejlesztett robotikai technológiát használja arra, hogy módot keressen az elektromos járművek potenciálisan robbanásveszélyes lítium-ion celláinak eltávolítására és szétszerelésére. Számos tűzeset történt olyan újrahasznosító üzemekben, ahol a lítium-ion akkumulátorokat helytelenül tárolták.
A fő probléma az, hogy a gyártók általában titkolják, hogy valójában mi kerül az akkumulátorokba, ami megnehezíti a megfelelő újrahasznosításukat. Most a visszanyert cellákat többnyire felaprítják, ami fémek keverékét eredményezi, amelyeket pirometallurgiai technikákkal lehet elkülöníteni.
Növekvő kereslet
A mobileszközök és mindenféle technológiai kütyü iránti globális rajongás a lítium-ion akkumulátorok iránti növekvő kereslethez vezetett. Ez különösen az elektromos járművek esetében érvényesül, mivel a világ a közeljövőben igyekszik leállni a fosszilis tüzelőanyagok használatával, hogy csökkentse az üvegházhatású gázok globális kibocsátását.
2025-re a lítium iránti kereslet várhatóan körülbelül 1,3 millió tonna LCE-re (lítium-karbonát-egyenérték) nő. Ez a mai szint ötszöröse. Az autógyártók hosszú listája felelős ezért. A Volkswagen például több mint 70 elektromos autómodellt szeretne piacra dobni a következő 10 évben.
A lítium iránti kereslet növekedése Kína 2015-ös bejelentéséhez is köthető, amely az ötéves terv részeként az elektromos járműveket helyezi előtérbe. A 2016 és 2018 közötti időszakban a lítium ára több mint kétszeresére emelkedett, és a kereslet bővülésével várhatóan tovább fog nőni.
A nyitott kérdés, hogy milyen következményekkel jár majd ez a kereslet a környezetre és a lítium kitermelését végző sóbányák közelében lévő közösségekre. Minél több kütyü és elektromos jármű lesz, annál több lítiumra lesz szükség a jövőben, ami felveti a környezetbarátabb kitermelési technikák kifejlesztésének szükségességét.