Elektrownie geotermalne na Morzu Salton w Kalifornii wytwarzają solankę o wyjątkowo dużej zawartości litu. Oznacza to, że lit z solanki geotermalnej może wesprzeć gospodarkę Stanów Zjednoczonych. Dzięki temu kraj może stać się wiodącym producentem akumulatorów do pojazdów elektrycznych. Nowy projekt geotermalny Hell?s Kitchen może w tym bardzo pomóc. Jeśli ten projekt okaże się sukcesem, to jest szansa na pokrycie zapotrzebowania na lit przyjazny środowisku do 2024 roku.
Rosnący popyt na lit
Znaczenie litu w gospodarce jest coraz większe, ponieważ stał się on szczególnie istotny w świecie technologii. Dowodem na to jest zapotrzebowanie na lit, które w ostatnich latach rośnie. Lit jest niezbędny m.in. do produkcji baterii litowo-jonowych, które warunkują rozwój rynku przenośnych urządzeń elektrycznych, pojazdów i rozmaitych narzędzi. Powszechność tej technologii sprawia, że eksperci zapowiadają jeszcze większe zainteresowanie litem. Według szacunków globalny popyt na lit może wzrosnąć nawet o 500% do 2050 roku. Ponieważ lit jest kluczowym elementem łańcucha dostaw czystej energii, to jego dostawy są obecnie najwyższym priorytetem Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych.
Według Departamentu Energii pozyskiwanie litu z solanki geotermalnej pozwoli na zrealizowanie dwóch celów w USA:
- rozwój krajowego przemysłu geotermalnego,
- pokrycie zapotrzebowania na krajowe dostawy krytycznych materiałów.
Ekstrakcja litu ? na co uważać?
Samo pozyskiwanie litu z solanki geotermalnej nie jest niczym nowym. Jednak badacze zastanawiają się jak tego dokonać, aby proces był jednocześnie tani, efektywny i jak najbardziej przyjazny środowisku. Jeśli pojazdy elektryczne mają być zrównoważonym rozwiązaniem globalnego problemu mobilności, należy wziąć pod lupę kwestie związane z łańcuchem dostaw. Lit jest jednym z tych tematów. Stany Zjednoczone obecnie prawie nie produkują litu. Jednak to nie znaczy, że go nie posiadają. W rzeczywistości lit jest, ale problem stanowi jego wydobycie.
Departament Energii podaje przykłady, których radzi nie naśladować:
- Przykład z Amaryki Południowej: pustynia Atakama
Na bogatej w lit pustyni Atakama w Ameryce Południowej eksport litu pochodzi z pustyń solnych lub salar. Słona woda gruntowa jest pompowana na powierzchnię i odparowuje z dużych basenów powierzchniowych, pozostawiając resztki soli, w tym lit. Choć jest to tani i skuteczny proces, to powoduje duże zużycie wody w części świata, w której woda jest cenna. Istnieje również możliwość przedostania się toksycznych chemikaliów do wody pitnej.
Can Geothermal Energy Solve the Lithium Shortfall?, energy.gov
- Przykład z Australii: kopalnia odkrywkowa
W miejscach takich jak Australia, ruda litu jest najczęściej wydobywana przez odkrywki: górnicy wydobywają minerał, kopiąc duże wyrobisko lub kamieniołom. Operacje te zazwyczaj generują zanieczyszczenia skałami płonnymi i powietrzem i mogą wpływać na skład chemiczny wód gruntowych obszarów wodonośnych, jeśli nie są odpowiednio traktowane.
Can Geothermal Energy Solve the Lithium Shortfall?, energy.gov
Badanie dotyczące litu z solanki geotermalnej
Nikogo nie powinien dziwić fakt, że zajmuje się tym tematem Lawrence Berkeley National Laboratory (w skrócie: Berkeley Lab). Jest to laboratorium naukowe zlokalizowane na terenie Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, podlegające Departamentowi Energii Stanów Zjednoczonych.
Nowe badanie przeprowadzone przez Berkeley Lab przedstawia wyzwania związane z wydobywaniem litu z solanki geotermalnej. Naukowcy z Berkeley Lab oceniają krajobraz technologiczny pod kątem opracowania krajowego źródła litu. Szczegółowe dane na temat badania znajdziemy w ogólnodostępnym czasopiśmie Energies, w publikacji pt. ?Technology for the Recovery of Lithium from Geothermal Brines? (po polsku tytuł brzmi: ?Technologia odzyskiwania litu z solanek geotermalnych?). Komunikat Berkeley Lab rozpoczyna się od spostrzeżenia, że ?solanki geotermalne w regionie Morza Salton w Kalifornii mają w przyszłości być głównym źródłem litu w kraju?. Dobra wiadomość jest taka, że istnieją przesłanki według których da się wydobywać lit z solanki geotermalnej w tym miejscu. Natomiast zła wiadomość to ta, która uświadamia, że jest to proces trudny i nieoczywisty.
Przewiduje się, że wydobycie litu z solanek geotermalnych będzie szczególnie trudne. (?) Solanka jest bardzo gorąca, gdy wychodzi spod powierzchni i zawiera bogatą mieszaninę wielu rozpuszczonych minerałów oprócz litu.
?Technologia odzyskiwania litu z solanek geotermalnych?, Energies
Wcześniejsze badania ekstrakcji litu z solanki koncentrowały się na poszczególnych procesach. Natomiast nowe badanie Berkeley Lab skupia się na naukach stosowanych, w tym na przeglądzie istniejących patentów technologicznych.
Ekstrakcja litu za pomocą nieorganicznych sorbentów jonowymiennych z sitami molekularnymi wydaje się oferować najbardziej bezpośrednią drogę rozwoju ekonomicznej ekstrakcji litu i odzyskiwania z solanek z Morza Salton. Inne obiecujące technologie są wciąż na wczesnym etapie rozwoju (?) Wstępne badania wykazały, że wydobycie i odzyskiwanie litu z solanek geotermalnych jest technicznie wykonalne, ale wciąż istnieją wyzwania związane z opracowaniem ekonomicznie i ekologicznie zrównoważonego procesu na dużą skalę.
Technology for the Recovery of Lithium from Geothermal Brines
Lit w solance geotermalnej na Morzu Salton
W badaniu Berkeley Lab uwzględniono odwierty geotermalne w różnych obszarach USA. Spośród 1200 badanych próbek ponad 900 miało stężenie poniżej 1 ppm. Tylko 35 miało stężenie powyżej 20 ppm, a wszystkie one znajdowały się na Morzu Salton.
Ze względu na wysokie stężenie litu w solance geotermalnej na Morzu Salton, skupiono się głównie na tym regionie. Zespół badawczy przytacza wyniki badań według których ?potwierdzone rezerwy litu z pola geotermalnego Morza Salton są rzędu 2 milionów ton metrycznych litu (lub ponad 10 milionów ton metrycznych LCE)?. To z kolei stawia to źródło na równi z innymi ?światowej klasy? złożami litu.
CalEnergy szacuje potencjalną roczną produkcję litu na 90 tysięcy ton LCE [ekwiwalentu węglanu litu] z istniejącego pola o mocy 350 MWe. I szacuje, że można byłoby opracować dodatkowe 700 MWe energii geotermalnej, która mogłaby wyprodukować dodatkowe 210 tys. ton LCE rocznie.
EnergySource ma plany dotyczące instalacji do wydobycia litu w zakładzie John Featherstone, którego celem jest docelowa produkcja do 16 tysięcy ton LCE rocznie. EnergySource oszacowało, że z regionu Morza Salton można byłoby wyprodukować w sumie około 100 tys. ton LCE rocznie.
Technology for the Recovery of Lithium from Geothermal Brines
Projekt Hell?s Kitchen Lithium and Power
Kontynuację tematu zapewnia rozpoczęcie realizacji projektu Hell?s Kitchen, przeprowadzanego przez firmę Controlled Thermal Resources (CTR). Jak podaje firma, pierwszy etap (wiercenie) rozpoczął się w zeszłym miesiącu. Natomiast sam projekt zapowiadano jako pierwszy na świecie, w pełni zintegrowany, nowy obiekt geotermalno-litowy. Początek budowy to ważne wydarzenie zarówno dla firmy, jak i hrabstwa Imperial, gdzie elektrownie geotermalne na Morzu Salton od dziesięcioleci wytwarzają około 450 MW energii odnawialnej.
Jesteśmy bardzo zadowoleni z rozpoczęcia naszego programu wierceń i zgodnie z harmonogramem dostarczymy pierwsze 50 MW energii odnawialnej w ramach projektu pod koniec 2023 roku i około 20 000 ton wodorotlenku litu w 2024 roku.
Rod Colwell, dyrektor generalny CTR
Firma CTR ma ponad 25-letnie doświadczenie w budowaniu i eksploatacji elektrowni geotermalnych na Morzu Salton oraz w wydobywaniu minerałów.
Przewidujemy wysokie natężenia przepływu solanki i temperatury solanki rzędu 550-650 Fahrenheita. Oczekuje się, że każda studnia będzie wytwarzać czystą, mocną energię przez dziesięciolecia (?) To rodzaj zrównoważonej przyszłości, nad którą ciężko pracujemy.
Rod Colwell, dyrektor generalny CTR
Po ukończeniu pierwszych dwóch odwiertów kolejnym krokiem jest testowanie solanki w ramach przygotowań do zwiększenia skali odzysku energii i litu z solanki geotermalnej oraz konwersji na wodorotlenek litu.
Źródła:
Lithium Brine Bummer Could Turn Into A Bonanza (cleantechnica.com)
Energies | Free Full-Text | Technology for the Recovery of Lithium from Geothermal Brines (mdpi.com)
Sizing Up the Challenges in Extracting Lithium from Geothermal Brine (lbl.gov)
Can Geothermal Energy Solve the Lithium Shortfall? | Department of Energy
Electrification Chokepoints in Nevada Slow Decarbonization (triplepundit.com)
CTR Commences Drill Program at Hell’s Kitchen Lithium and Power ? CT Thermal (cthermal.com)
