211service.com
Quest to Mine Seawater för Lithium Advances
Forskare vid Japans Atomic Energy Agency har kommit med en ny metod för att bearbeta havsvatten för att utvinna litium – ett element som spelar en nyckelroll i avancerade batterier för elfordon och ett som, om nuvarande förutsägelser för elbilsmarknaden visar sig vara korrekta, skulle kunna vara i bristvara före slutet av decenniet.
Skriver i det nya numret av tidskriften Avsaltning , Tsuyoshi Hoshino, en vetenskapsman vid JAEA:s Rokkasho Fusion Institute, föreslagit en metod för att återvinna litium från havsvatten med hjälp av dialys. Fortfarande år efter kommersialiseringen är systemet baserat på en dialyscell med ett membran bestående av ett supraledarematerial. Litium är den enda jonen i havsvattnet som kan passera genom membranet, från den negativa elektrodsidan av cellen till den positiva elektrodsidan.
Metoden visar på god energieffektivitet och är lätt skalbar, skriver Hoshino.
Hoshinos verk ansluter sig till en lång tradition som inkluderar både nya sätt att återvinna litium och den vidare drömmen om att bryta havet efter värdefulla mineraler. Människor har brytit salt från havet i evigheter. Historien om havsbottenbrytning sträcker sig tillbaka till 1872, då HMS Utmanare , ett brittiskt oceanografiskt fartyg, upptäckte mangan på havsbotten. Vid mitten av 1900-talet hade människor börjat försöka utvinna den enorma mineralrikedom som lösts i havsvatten - en svår uppgift med tanke på de låga koncentrationerna av mineralerna som utvinns. Idag utvinner en blomstrande industri magnesium ur havsvatten, men den ekonomiska produktionen av litium från havet har visat sig svårfångad. Grundämnet finns i extremt låga koncentrationer i havet och har redan en etablerad leveranskedja, mestadels från saltsjöar i Sydamerika.
Om Hoshinos metod visar sig vara effektiv och ekonomisk kan den förändra en marknad som har sett massor av investeringar och förmodad innovation under de senaste åren men som har förblivit envist motståndskraftig mot ny teknik och nya försörjningskällor. Det mesta av litium återvinns fortfarande idag på det sätt som det har varit i ett halvt sekel: genom att förånga saltlake som samlats in från saltsjöar i slutna dalar i delar av Chile, Argentina och Bolivia.
Förutsägelser om tillförseln av litium har dykt upp med ökande frekvens de senaste åren. Många analytiker, men inte alla, tror att den ökande efterfrågan från tillverkare av batterier för elfordon – särskilt Tesla, vars kommande Gigafactory förväntas nästan fördubbla världens litiumefterfrågan – är se till att anstränga förråd från traditionella källor.
Jag tror att vi kommer att se brister, säger Simon Moores, chef för mineral- och gruvkonsultföretaget Benchmark Intelligence. Ny försörjning behövs nu, och det kommer att bli i framtiden, även om en bråkdel av de planerade utbyggnaderna inom batteriproduktion sker.
Benchmarks spårning av litiumpriser visar en stadig ökning under de senaste åren, och Moores förutser inte att priserna kommer att falla någon gång snart. Det driver på FoU på den mest grundläggande nivån, som med Hoshinos arbete, och det driver på nya investeringar i saltsjöar som kan producera litium – särskilt i Nevada, där Tesla bygger Gigafactory. (Se Teslas massiva Nevada-fabrik kommer att behöva massiva resultat för att löna sig.)
Vancouver-baserade Dajin Resources släpptes nyligen litiumanalys resultat från dess Alkali Lake-egenskap i Esmeralda County, Nevada, som visar lovande koncentrationer av litium. Företaget äger också areal i Teels Marsh-regionen, i Mineral County. Dajin planerar att återvinna litiumet med konventionella metoder, säger president Brian Findlay.
Det finns en rad olika och intressanta teknologier, men alla börjar med högkoncentrerad saltlösning, säger Findlay. Och den enklaste beprövade tekniken är förångning. Det är faktiskt svårt att konkurrera med en naturlig process.
Det hindrar inte entreprenörer och forskare från att försöka. En av de mer intressanta metoderna är omvänd osmos, en teknik som i teorin skulle kunna extrahera litium mycket snabbare än de 18 till 24 månader som krävs för avdunstning av saltlake. (Ett av de strukturella problemen i den nuvarande litiumproduktionsindustrin är att på grund av den långa fördröjningstiden som krävs för avdunstning är det svårt att snabbt öka produktionen som svar på ny efterfrågan.) Simbol material , baserat i Pleasanton, Kalifornien, vill använda omvänd osmos för att avlägsna litium från avloppsvattnet från Featherstones geotermiska anläggning nära Kaliforniens Salton Sea. Det skulle vara en elegant lösning, som kombinerar ren kraftgenerering med litiumåtervinning för elbilsbatterier. Men Simbol ska enligt uppgift leta efter en köpare, och det i februari sagt upp majoriteten av sina arbetare . (Simbols representanter svarade inte på förfrågningar om kommentarer för den här artikeln.) Än så länge ser åtminstone omvänd osmos ut som en annan lovande teknik som inte har lyckats hitta dragkraft.
Det för oss tillbaka till världens största förvar av litium: havet. Under de senaste åren nya processer och material, inklusive grafen , har visat löfte i att göra brytning av havet till verklighet. Forskare vid University of North Carolina designade till exempel ett metallorganiskt ramverk för att samla uranhaltiga joner från havsvatten. Hoshino tror att hans havsvattendialyscell för att återvinna litium skulle kunna kommersialiseras inom fem år.
Det är uppenbart att när den avancerade batterisektorn expanderar kommer dessa ansträngningar att fortsätta. Men för närvarande är det fortfarande svårt att konkurrera med naturliga processer.