14 Noiembrie 2025, 20:40
Redacţia PiataAuto.md
Litiul continuă a fi materialul cheie în bateriile maşinilor electrice, fiind extras în cantităţi tot mai mari, pentru că acesta se conţine atât în bateriile litiu-ion NMC, cât şi în cele foarte răspândite în China în ultimul timp, LFP. Mai mult ca atât, chiar şi o mare parte de bateriile cu stare solidă experimentate au la bază tot litiul, ba chiar în formă mai concentrată. Prin urmare, litiul e un minereu de care omenirea va avea încă mare nevoie mult timp. Iar în ultimii ani în Europa şi SUA s-au descoperit câteva regiuni cu zăcăminte uriaşe, printre cele mari din lume, comparabile cu cele ale Chinei, care procesează acum 65% din litiul care ajunge să fie folosit în bateriile maşinilor electrice. Doar că există câteva diferenţe majore în principalele moduri de extracţie a litiului, iar zăcămintele descoperite în Europa şi SUA sunt printre cele mai grele în procesele de extracţie. Acum, însă, o echipă de ingineri americani de la universitatea MIT a creat o nouă metodă genială de extragere a litiului, care are potenţialul de a fi cea mai eficientă în lume în cantităţile de apă şi energie necesare.
Foto: Extragere de litiu prin metode obişnuite actuale
Despre extracţia litiului se spunea într-o perioadă că ea ar fi consumatoare de foarte multe apă şi teritoriile miniere imense din Chile, din deşertul Atacama, erau date drept exemplu. Acolo, în Chile, există depozite de ape subterane cu concentraţie mare de sare de litiu, foarte rare în lume în asemenea concentraţie, în ceea ce se numeşte de orice saramură, chiar şi în minerit. Pentru a extrage acel litiu, e nevoie de pomparea acelei saramuri din subteran, după care ea e turnată în piscine mari în suprafaţă, nu foarte adânci, pentru a favorizarea evaporarea.
Extragere de litiu în Chile
Datorită soarelui intens din deşertul Atacama, acest proces ulterior de separare a litiului nu necesita energie indusă de oameni în cantităţi mari, întrucât energia directă a soarelui şi evaporarea făcea cea mai mare parte a muncii, apa se evaporă şi rămâne o apă mult mai concentrată cu litiu. Ca această evaporare să fie mai rapidă şi mai eficientă, se adaugă calcar, carbonat de sodiu, în mare parte pentru a face alte minerale să se sedimenteze şi ulterior să poată fi scoasă doar saramura concentrată de litiu din acele piscine.
Apoi, e nevoie de energie pentru a încălzi acea saramură concentrată extrasă, până la 80-90 grade Celsius. Se adaugă din nou carbonat de sodiu, care face să se formeze un precipitat de carbonat de litiu. Au loc etape de filtrare mecanică după a asta, apoi încălzire la 150 grade pentru uscare mecanică, apoi compusul rezultat se mărunţeşte şi se clasează, la final ajungându-se la carbonatul de litiu dorit pentru producţia de baterii, Li2CO3. În tot acest proces, se consuma până la 900-950 litri de apă pentru o tonă de litiu produs, dar în această cantitate era inclusă şi evaporarea apei din saramura iniţială. Ulterior şi chilienii au mai învăţat să refolosească apa de mai multe ori în unele părţi ale procesului şi consumul de apă a scăzut mai mult, iar apa proaspătă e folosită doar la spălarea dintre ciclurile procesului. Oricum, această metodă presupune un consum mare de apă pentru fiecare kilogram de litiu. Energie se consumă mai puţin datorită evaporării iniţiale naturale, dar la etapele ulterioare de încălzire pentru amestecare şi uscare e nevoie oricum de energie, care ajunge în total la valori cuprinse între 10 şi 20 kWh per kg de litiu extras.
Pe de altă parte, o altă formă răspândită de a extrage litiul e din spodumen, o rocă ce conţine în mod natural litiu în cantităţi mari în compoziţia sa. Spodumenul are formula chimică de LiAlSi2O6, deci conţine şi aluminiu şi siliciu. În lume, Australia e lider la minereuri de spodumen, dar Canada e tot mai prezentă pe harta acestor activităţi minereşti, iar acum câţiva ani, Mercedes chiar anunţat un parteneriat prin care îşi securiza litiul necesar maşinilor sale electrice din spodumen provenit din Canada.
Foto: Extracţie de spodumen în Canada
Paradoxul e că ţara pe care o ştim cu toţii drept lider în producţia de baterii, China, nu prea are extracţie proprie de spodumen, dar e lider absolut în procesarea lui, importându-l în formă brută din Australia, de obicei. Şi dacă ne întrebăm de ce — răspunsul l-am găsit doar după o uşoară incursiune în cine sunt acţionarii principalelor mine de litiu din Australia. Am găsit prezenţă semnificativă a unor companii chinezeşti precum Tianqi Lithium Corporation sau Ganfeng Lithium holding, care deţin cote importante, uneori majoritare direct şi indirect în companii care operează minele de litiu din Australia.
Deci, e exact aceeaşi situaţie pe care o menţionam şi la articolul recent cu camioanele miniere Sany livrate în mina de mangan din Ghana, când arătam că acea mină, care extrage cam 13% din toată producţia mondială de mangan, e deţinută de fapt de chinezi şi spuneam că situaţia se datorează unei perioade în care China a avut o politică de stat de a finanţa achiziţii aparent private ale companiilor miniere din diverse regiuni ale lumii, care extrag minereurile necesare pentru întregul lanţ de aprovizionare în producţia de baterii şi toate celelalte componente pentru maşini electrice. Aşa au devenit chinezii competitivi, cumpărând companii din întreg lanţul necesar de aprovizionare şi asigurându-se că acele companii vor exporta spre China aceste materiale la costuri moderate, iar în China ele vor fi procesate la cost moderat şi apoi livrate către producătorii de baterii şi de maşini electrice, care devin astfel neaşteptat de competitivi, în raport cu cei occidentali.
Ei bine, această metodă de extragere a litiului din spodumen e foarte energofagă şi e şi consumatoare mai mare de apă proaspătă. Deci, consumă multă energie pentru tot procesul, de la energia consumată de utilajele de minerit până la separarea litiului din minereul iniţial, şi mai are nevoie şi de resurse mai mari de apă pentru procesele de separare. Procesul industrial are mai mulţi paşi aici şi e mai complex, pornind de la pregătirea mecanică a minereului extras, urmat de formarea acidului sulfuric în acest proces şi încălzirea până la 250-400 grade Celsius, apoi până la 1.000-1.050 grade. Apoi au loc spălări, sedimentări, dizolvări în apă pură, obţinându-se uneori LiOH şi uscându-se, uneori Li2CO3 direct. Per total acest proces necesită între 100 şi 150 litri de apă proaspătă per kg de litiu extras şi procesat, şi între 80 şi 150 kWh de energie consumată per kg de litiu.
Foto: Utilaj de procesare a spodumenului
Şi pentru că multă din această energie e necesară sub formă de căldură puternică, de multe ori aici se folosesc surse fosile. Tocmai de asta se spune că producţia iniţială a bateriilor la o maşină electrică are un impact de mediu mult mai mare, şi trebuie amortizată în timp. Dacă s-ar folosi energie regenerabilă, impactul ar scădea, dar e ceva mai dificil şi mai costisitor să asiguri 1.000 grade Celsius cu electricitate din turbine eoliene sau panouri solare, şi dacă s-ar aplica aceste metode, China n-ar mai avea baterii atât de competitive în preţ, cel mai probabil.
Doar China mai foloseşte o a treia metodă relativ răspândită mai pe larg în prezent, extracţia litiului din lepidolit, un minereu cu o formulă chimică foarte complexă ce conţine atomi de litiu, aluminiu, potasiu, siliciu, fier, oxigen şi hidrogen. Alte ţări nu-l prea folosesc pentru că e super energofag şi e nevoie de cantităţi mari de acid în procesul de producţie, din cauza concentraţiei mult mai mici de litiu în acest minereu. Însă China îl foloseşte completând cu această metodă procesarea de spodumen şi astfel procesarea de lepidolit ajunge cam la 15% din producţia de litiu din China. Consumul de energie e de 120-160 kWh per kg de Li2CO3 obţinut, până spre 200 kWh per kilogram în unele cazuri. Iar apa proaspătă consumată ajunge la 200-300 litri per kilogram de litiu obţinut. E metoda cea mai energofagă de a extrage litiu şi cu cel mai mare impact de mediu şi ea n-ar fi competitivă în multe ţări ale lumii la asemenea cifre de consum. China însă o foloseşte, declarând că ar fi doar complementară pentru metoda spodumenului.
Şi aici ajungem la zăcămintele de litiu descoperite în Europa şi SUA în ultimii doi ani. Cam toate sunt în saramură geotermală, adică similară celei din deşertul Atacam din Chile, dar situată mai adânc şi în concentraţii mai mici. Asta face ca aici consumul de energie necesară să fie mai mare decât în Chile, pentru că nu s-ar prea putea miza pe evaporarea naturală, concentraţia fiind prea mică. E nevoie deci de procese industriale, mai energofage de a putea separa litiul din acele volume imense de saramură. Consumul de apă n-ar fi foarte mare, pentru că saramura s-ar reîntoarce în pământ şi dacă nu se produce evaporarea atunci apele din adâncime nu sunt foarte afectate. Aşadar, în ultimii ani marea provocare a inginerilor, fizicienilor şi chimiştilor din Europa şi SUA a fost să se găsească procesul industrial cât mai eficient energetic pentru a extrage acest litiu din propriile resurse.
În Germania, există deja proiectul Vulcan Energy, care a fost gândit pentru extragerea litiului din valea Rinului cu zero CO2 emis, şi el e pe care să-şi înceapă operarea acum. Acolo inginerii au conceput un sorbent propriu, numit Vulsorb şi folosesc căldura din surse geotermale şi electricitate din surse regenerabile pentru a filtra litiul. Această metodă nu consumă aproape deloc apă proaspătă, cifra fiind de doar 1,3-1,4 litri per kg de litiu, reciclând şi apa sărată extrasă din pământ, dar are cantităţi mari energie pentru reacţii din cauza concentraţiei mici de litiu, şi problema e şi în scalare, întrucât trebuie procesate volume foarte mari de saramură geotermală pentru a ajunge la cantităţi semnificative de litiu rezultat. Din această cauză, se poate ajunge la un consum de energie de 23-25 kWh per kg, dintre care cam 10,5 kWh e energie termică necesară şi 12,5 kWh e electricitatea necesară. Prin urmare, metoda e una cu impact mult mai mic faţă de mediu, mai ales dacă se poate miza pe surse de energie regenerabilă, dar consumul de energie e mai mare decât la metoda şi concentraţia folosită în Chile, spre exemplu.
În iulie 2025, o altă echipă de ingineri din SUA a venit cu ideea a două îmbunătăţiri — folosirea energiei geotermale din însuşi saramura extrasă într-o mai mare măsură şi folosirea unor nanomateriale care ar putea extrage litiul mai uşor din această saramură. În Germania, energia geotermală e folosită ca sursă de energie, preponderent termică, dar ideea din iulie 2025 a americanilor propunea şi convertirea ei în electricitate, iar prin folosirea nanomaterialelor trebuia să se reducă cifra totală de consum.
Iar acum, soluţia genială a echipei de la MIT despre care vorbim azi e sistematizarea unei idei care a fost vehiculată de câteva ori în ultimii doi ani într-un proces care chiar funcţionează. Echipa de ingineri e parte a start-up-ului Lithios, fondat de profesorul universitar şi doctorul în fizică Mo Alkhadra şi doctorul în inginerie chimică Martin Z. Bazant, cooptând şi studenţi de la MIT, care au absolvit între timp. Ideea lor genială a fost să trateze toată această saramură de litiu ca un soi de electrolit dintr-o baterie, trecându-l printr-un spaţiu care conţine un catod şi un anod, şi impunând astfel litiul să se comporte ca într-o baterie de litiu migrând spre un electrod.
Totul a fost gândit ca un reactor în care are loc acest proces, prin care trece saramura geotermală. La o baterie litiu-ion, ionii de litiu trec dintr-un electrod în altul prin electrolit în procesul descărcării şi apoi în direcţie inversă în procesul încărcării. Aici totul e foarte similar, doar că putem considera că litiul a ajuns deja în electrolit şi trebuie să-i fie asigurată partea a doua a căii spre celălalt electrod. Şi ei explică absolut clar că acest proces nu e cel de electroliză, ci unul de intercalare sub acţiunea potenţialului. Astfel, la trecerea unui flux mare de saramură litiul e atras efectiv de electrod şi triat mecanic din acea saramură. După un anumit volum de apă salină, urmează introducerea unui volum mai mic de apă proaspătă, iar la inversarea direcţiei curentului electric, are loc îndepărtarea litiului de pe electrod spre acea apă, obţinându-se o soluţie cu concentraţie mare de litiu. Iar ulterior câţiva paşi de filtrare a acestui litiu curat şi combinare a lui în sarea de litiu dorită la final fac ca tot procesul să consume mai puţin de 10 kWh per kg de litiu produs, pentru toate procesele. Se poate ajunge chiar la 5-8 kWh, dacă se mai fac şi recuperările în aceste cicluri.
Foto: Dispozitiv la scară mai mică, care replică acest proces
Asta înseamnă că noua metodă are impact inerent mai mic faţă de mediu, consumă un minim de apă curată şi reîntoarce saramura în adâncuri, iar consumul de energie ar fi semnificativ mai mic decât toate metodele menţionate mai sus. Deci, s-ar obţine producţia de litiu cu daune minime faţă de mediu, foarte posibil chiar cu zero CO2, iar datorită consumului mic de energie, procesul ar fi foarte competitiv şi ar permite SUA şi ţărilor europene să-şi folosească rezervele de litiu cu randament economic mare.
Cei de a Lithios spun că testează deja acest proces din luna iunie şi concluziile pe care le enunţă se bazează şi pe practică, nu doar pe teorie. Anul viitor Lithios vrea să construiască un reactor ce ar produce până la 100 tone de carbonat de litiu pentru demonstraţie, iar ulterior o fabrică de 25.000 tone anual, intrând deja în liga producătorilor mari de litiu. Pentru comparaţie, acum SUA produce doar 5.000 tone de litiu anual. Iar 25.000 tone de litiu ar fi suficiente pentru bateriile a circa jumătate de milion de maşini electrice. Şi aceste baterii ar fi deja produse cu impact minim CO2 şi de mediu, cu litiu care nu vine din China, dar care poate fi mult mai competitiv în costuri, chiar şi cu energia regenerabilă folosită la el.
1
2,878
ŞTIRI DE CARE AŢI PUTEA FI INTERESAT