Efterfrågan på litiumutvinning ökar över hela världen, främst på grund av den ökande användningen av litium i elektronisk batteriteknik och elbilar. Men varifrån kommer litium och hur produceras det? Här är en förklaring med allt du bör veta, inklusive miljöpåverkan.
I grund och botten är litium en mycket reaktiv alkalimetall med utmärkt värme- och elektrisk ledningsförmåga. Sådana egenskaper gör den särskilt användbar för tillverkning av smörjmedel, läkemedel, glas och, viktigast av allt, litiumjonbatterier för elbilar och hemelektronik.
Men litium kan inte bara hittas i naturen, eftersom det är mycket reaktivt. I stället finns det som en beståndsdel i salter eller andra föreningar. Det mesta av det litium som finns på marknaden finns som litiumkarbonat, en stabilare förening som sedan kan omvandlas till kemikalier eller salter.
Litumsalter kan hittas i underjordiska fyndigheter av lera, mineralmalm och saltlake samt i geotermiskt vatten och havsvatten. Det mesta av världens litium kommer från gruvor, varifrån det utvinns. Salta sjöar, även kallade salar, har den högsta koncentrationen av litium, som varierar mellan 1 000 och 3 000 delar per miljon.
Lithiumutvinning
Salarerna med de högsta litiumkoncentrationerna ligger i Bolivia, Argentina och Chile, i ett område som kallas ”litiumtriangeln”. Litium som erhålls från salarerna återvinns sedan i form av litiumkarbonat, det huvudsakliga råmaterialet som används av företag i litiumjonbatterier.
Brytning av brint i salarerna är normalt en mycket lång process som kan ta från åtta månader till tre år. Brytningen börjar med att man borrar ett hål och pumpar upp saltvatten till ytan. Sedan låter man den avdunsta i månader och skapar först en blandning av mangan, kalium, borax och salter som filtreras och placeras i en annan avdunstningsbassäng.
Det kommer att ta mellan 12 och 18 månader innan denna blandning är tillräckligt filtrerad för att man ska kunna utvinna litiumkarbonat, även känt som vitt guld. Även om det är billigt och effektivt behöver processen mycket vatten, uppskattningsvis 500 000 gallon per ton utvunnet litium.
Detta skapar ett stort tryck på lokalsamhällen som bor i närliggande områden. I Chiles Salar de Atacama har gruvdriften till exempel gjort att regionen förlorat 65 procent av regionens vatten. Detta har påverkat de lokala jordbrukarna, som förlitar sig på jordbruk och boskap för sin försörjning och som nu måste hämta vattnet någon annanstans ifrån.
Riskerna med litiumbrytning
Vattenbrist i regionen är inte bara det enda potentiella problemet med litiumbrytning. Giftiga kemikalier kan läcka från avdunstningsbassängerna till vattenförsörjningen, till exempel saltsyra, som används vid bearbetning av litium – liksom avfallsprodukter som kan filtreras ut ur saltvattnet.
I USA, Kanada och Australien utvinns litium vanligtvis ur berget med mer traditionella metoder. Detta kräver dock fortfarande användning av kemikalier för att utvinna det i användbar form. I Nevada fann forskningen till exempel effekter på fisk 150 miles nedströms från en litiumbearbetningsanläggning.
En rapport från Friends of the Earth hävdade att utvinning av litium kan påverka marken och orsaka luftföroreningar. I området Salar del Hombre Muerto i Argentina klagar invånarna över att litium förorenar vattendrag som används av människor och boskap, medan det i Chile har förekommit sammandrabbningar mellan gruvföretag och lokalbefolkningen.
Förbättrad teknik för litiumutvinning
Forskare hävdar att det finns ett behov av att utveckla ny utvinningsteknik som kan göra det möjligt att tillverka batterier på ett mer miljövänligt sätt. Därför letar många över hela världen efter nya alternativ, t.ex. batterikemier som ersätter kobolt och litium med vanligare och mindre giftiga material.
Några nya batterier som är mindre energitäta eller dyrare kan dock sluta med att ha en negativ effekt på miljön. ”En mindre hållbar, men ändå mer hållbar enhet kan innebära ett större koldioxidavtryck när man räknar in transport och den extra förpackning som krävs”, säger Christina Valimaki, analytiker på Elsevier.
Att kunna återvinna litiumjonbatterier spelar också en viktig roll. I Australien visade forskning att endast 2 % av landets 3 300 ton litiumjonavfall återvanns. Detta kan skapa problem, eftersom oönskad elektronik med batterier kan hamna på soptippar och metaller och joniska vätskor kan läcka ut i underjordiska vattenreservoarer.
Birmingham Energy Institute använder robotteknik som ursprungligen utvecklades för kärnkraftverk för att leta efter sätt att ta bort och demontera potentiellt explosiva litiumjonceller från elfordon. Det har uppstått ett antal bränder vid återvinningsanläggningar där litiumjonbatterier har förvarats felaktigt.
Ett centralt problem är att tillverkarna vanligtvis är hemlighetsfulla när det gäller vad som faktiskt ingår i batterierna, vilket gör det svårt att återvinna dem på rätt sätt. Nu är återvunna celler oftast strimlade, vilket leder till en blandning av metaller som kan separeras med hjälp av pyrometallurgiska tekniker.
Växande efterfrågan
Den globala förtjusningen över mobila enheter och alla typer av tekniska prylar har lett till en växande efterfrågan på litiumjonbatterier. Det gäller särskilt för elfordon, eftersom världen strävar efter att sluta använda fossila bränslen inom en snar framtid för att minska de globala utsläppen av växthusgaser.
För 2025 förväntas efterfrågan på litium öka till cirka 1,3 miljoner ton LCE (litiumkarbonatekvivalenter). Det är fem gånger mer än dagens nivåer. En lång rad biltillverkare är ansvariga för detta. Volkswagen hoppas till exempel kunna lansera mer än 70 elbilsmodeller under de kommande tio åren.
Den ökade efterfrågan på litium kan också kopplas till ett tillkännagivande från Kina 2015, där man prioriterade elbilar som en del av sin femårsplan. Under perioden 2016-2018 har litiumpriserna mer än fördubblats och förväntas fortsätta att öka i takt med att efterfrågan ökar.
Den öppna frågan är vilka konsekvenser en sådan efterfrågan kommer att få för miljön och samhällena i närheten av de saltgruvor där litiumet utvinns. Ju fler prylar och elbilar desto mer litium kommer att behövas i framtiden, vilket ökar behovet av att utveckla mer miljövänliga utvinningsmetoder.