電子電池技術や電気自動車でのリチウム使用の増加を主な理由に、リチウム採掘の需要が世界中で高まっています。 しかし、リチウムはどこから来て、どのように生産されるのでしょうか。
基本的にリチウムは反応性の高いアルカリ金属で、熱や電気伝導性に優れている。 このような特性により、潤滑油、医薬品、ガラス、そして最も重要な電気自動車や家電製品用のリチウムイオン電池の製造に特に有用である。
しかし、リチウムは反応性が高いため、自然界にただ存在するわけではありません。 代わりに、塩や他の化合物の構成要素として存在します。 市場で入手できるリチウムのほとんどは、炭酸リチウムという安定した化合物として見つかり、その後、化学物質や塩に変化することができます。
リチウム塩は、粘土、鉱石、塩水、および地熱水と海水の地下堆積物で見つけることができます。 世界のリチウムのほとんどは、鉱山から採掘されています。 塩水湖とも呼ばれる鹹水湖は、リチウムの濃度が最も高く、1,000～3,000ppmの濃度で存在する。
リチウムの抽出
リチウム濃度の高い塩田は、ボリビア、アルゼンチン、チリにあり、”リチウムトライアングル “と呼ばれる地域である。
塩水から得られたリチウムは、炭酸リチウムの形で回収され、企業がリチウムイオン電池に使用する主原料となる。
塩水での採掘は通常8ヶ月から3年かかる非常に長いプロセスである。 採掘は、穴を開け、かん水を地表に送り出すことから始まる。 それから数ヶ月間蒸発させるために放置し、まずマンガン、カリウム、ホウ砂、塩の混合物を作り、それをろ過して別の蒸発プールに入れる。
ホワイトゴールドとして知られる炭酸リチウムを抽出できるようになるまでには、12～18ヶ月かかると言われています。 これは安価で効果的ですが、このプロセスには大量の水が必要で、リチウムの抽出1トンあたり500.000ガロンと見積もられています。
このため、近隣に住む地域社会には大きな圧力がかかります。 たとえば、チリのアタカマ砂漠では、採掘によってこの地域の水の65%が失われました。 このことは、農業と牧畜に頼って生活している地元の農家への影響を意味し、今ではどこか他の場所から水を調達する必要があります。
リチウム採掘のリスク
この地域の水不足は、リチウム採掘の唯一の潜在的問題ではありません。 リチウムの加工に使われる塩酸など、有毒な化学物質が蒸発池から水源に漏れる可能性があります。また、鹹水からろ過される廃棄物も同様です。
米国、カナダ、オーストラリアでは、通常、より伝統的な方法を用いて岩石からリチウムが抽出されます。 それでも、有用な形で抽出するためには、化学物質を使用する必要があります。 たとえばネバダ州では、リチウム加工工場から150マイル下流の魚に影響があることが調査でわかりました。
Friends of the Earthの報告書は、リチウムの抽出が土壌に影響を与え、大気汚染を引き起こす可能性があると主張しました。 アルゼンチンのSalar del Hombre Muertoという地域では、リチウムが人間や家畜が使う川を汚染していると住民が訴えており、チリでは鉱山会社と地元の人々の間で衝突がありました。
リチウム抽出技術の向上
研究者は、より環境にやさしい方法でバッテリーを製造できるような新しい抽出技術の開発が必要であると主張しています。 そのため、世界中で多くの人が、コバルトやリチウムをより一般的で毒性の低い材料に置き換えたバッテリー化学など、新しい代替品を探しているのです。 「耐久性が低くても持続可能なデバイスは、輸送や余分な梱包を考慮すると、より大きな二酸化炭素排出量を伴う可能性があります」と、Elsevier のアナリストである Christina Valimaki 氏は述べています。 オーストラリアでは、国内の3,300トンのリチウムイオン廃棄物のうち、わずか2％しかリサイクルされていないことが調査でわかりました。 そのため、電池を搭載した不要な電子機器が埋立地に捨てられたり、金属やイオン液が地下の貯水池に漏れ出したりするなどの問題が発生する可能性がある。
バーミンガム・エネルギー研究所は、当初原子力発電所用に開発されたロボット技術を使って、電気自動車から爆発の可能性のあるリチウムイオン電池を取り出して解体する方法を模索しています。 リチウムイオン電池が不適切に保管されたリサイクル工場で火災が多発しています。
重要な問題は、メーカーが通常、電池に実際に何が入っているかに関して秘密にしているため、適切にリサイクルするのが難しいということです。 現在、回収された電池はほとんどが破砕され、乾式製錬技術で分離可能な金属の混合物となる。
高まる需要
携帯機器やあらゆる技術的ガジェットに世界が熱狂し、リチウムイオン電池への需要が高まっている。 それは特に電気自動車に当てはまります。世界は近い将来、地球温暖化ガスの排出を削減するために化石燃料の使用を止めようとしているからです。
2025年までに、リチウムの需要はLCE（炭酸リチウム換算）で約130万トンに増加すると予想されています。 これは現在の 5 倍の水準である。 それを担っているのは、長い自動車メーカーのリストです。 例えば、フォルクスワーゲンは今後10年間に70以上の電気自動車モデルを発売したいと考えています。
リチウムの需要の伸びは、中国が2015年に発表した、5カ年計画の一環として電気自動車を優先させることとも関連しています。 2016年から2018年にかけて、リチウムの価格は2倍以上になり、需要の拡大とともに今後も伸び続けると予想されています。
未解決の問題は、こうした需要が環境やリチウムが採掘される塩鉱山の周辺地域にもたらす結果です。 ガジェットや電気自動車が増えれば増えるほど、将来的に必要となるリチウムの量も増えるため、より環境に優しい採掘技術を開発する必要性が高まっている。