Политики и эксперты, стремясь поддержать энергетический переход, регулярно заявляют, что литий и другие редкоземельные элементы скоро станут более важны, чем нефть и газ и прогнозируют рост на спрос «белого золота» в четыре раза к 2040 году. Связано это и с постоянно увеличивающимся спросом на электромобили, которые питаются от литий-ионных аккумуляторов, а также широтой сферы применения этого металла от фармакологии до тяжелой промышленности и ядерной энергетики. Многие страны, в том числе Россия, зависят от импорта стратегического сырья, в основном из стран Латинской Америки, точнее, Аргентины и Чили, которые в этом году приостановили поставки «белого золота».
Тем временем международные горнодобывающие, автомобильные и химические компании разрабатывают альтернативные методы производства лития в Латинской Америке. Они стремятся повысить эффективность производственных процессов и снизить воздействие на окружающую среду доминирующих технологий добычи, в то же время, удовлетворить экспоненциальный рост спроса на металл. Однако большинство из проектов находятся в зачаточном состоянии. «Форпост» разбирается, смогут ли горнодобывающие компании удовлетворить потребности рынка, не навредив экологии. Публикуем материал автора Javier Lewkowicz для Diálogo Chino.
Как добывают «белое золото»
Литий входит в химическую группу щелочных металлов, которые имеют настолько высокую реакционную способность, что никогда не встречаются в природе в чистом виде, только в соединениях. Этим обусловлены особенности его добычи: большую часть лития в мире получают из богатого минералами рассола примерно в десяти метрах под высокогорными солончаками. Процесс состоит из бурения земной коры, а затем закачки образовавшегося соляного раствора в испарительные бассейны под открытым небом, где он остается в течение 12-18 месяцев. За этот срок большинство солей выпаривается и остается жидкость, богатая хлоридом лития, которую затем направляют на химический завод. Там с помощью растворителей проводится процесс фильтрации для получения твердого карбоната лития. Его промывают и сушат, чтобы добыть металл должного качества.
Такой метод извлечения обычно используется в так называемом «литиевом треугольнике», который охватывает Боливию, Чили и Аргентину. Он является благоприятным из-за его низкой стоимости и эффективности при извлечении карбоната лития, так как процесс испарения повышает его концентрацию в рассоле примерно с 0,2% до 6%. К тому же солнечная энергия, которая приводит в действие процесс отделения соли, бесплатна, что делает метод не слишком дорогим.
Однако существуют важные экологические, технологические и социальные издержки процесса. Поскольку литий имеет очень низкую концентрацию в рассоле, масштабы производства, которые требуются для дальнейшего использования металла на промышленном уровне, огромны.
Традиционные методы добычи оказывают сильное воздействие на окружающую среду из-за высокого уровня испарения воды. Следует уточнить, что она не используется непосредственно для потребления людьми или животными. Однако исследования показывают, что чрезмерное извлечение этой жидкости может вызвать локальные климатические изменения и изменить скорость естественного испарения системы. На место извлеченного объема рассола может прийти пресная вода. Это истощит ее источники для использования в сельском хозяйстве, которое является основой экономической деятельности большинства местных сообществ.
Более того, большая часть латиноамериканского производства лития задействует рассолы, находящиеся в местах с хрупкими экосистемами, что влечет за собой опасность загрязнения местных водных бассейнов и негативные последствия для биоразнообразия региона.
В поисках новых технологий
Один из лучших способов сократить потребление воды и защитить местные экосистемы – модификация технологий добычи. Промышленность движется в сторону их совершенствования, однако далеко не семимильными шагами.
Основной стимул к внедрению альтернативных технологий для компаний – повышение эффективности производственного процесса. Потеря части лития из рассола в процессе испарения влияет на баланс между первоначальными инвестициями и количеством проданного металла. По данным компании Albemarle, работающей в Чили, потери лития в процессе ее деятельности достигают 45%, а по другим оценкам промышленность работает с уровнями эффективности порядка 30–40%.
В отличие от Чили, первый в Аргентине проект по добыче «белого золота», осуществляемый американской компанией Livent (ранее FMC), на солончаке Salar del Hombre Muerto, использует метод прямой экстракции. Рассол, перекачиваемый из солончака, фильтруется через 25-тонную колонну, которая улавливает литий, но позволяет протекать другим соединениям. Затем колонны промывают водой для высвобождения захваченного металла. Однако чтобы увеличить масштабы производства, с 2012 года Livent занимается все тем же предварительным концентрированием с помощью выпаривания рассола в бассейнах.
В рамках ряда новых литиевых проектов, производство которых вскоре стартует в стране, французская компания Eramet будет использовать аналогичный метод. Еще один из проектов по прямой экстракции – Rincón, в который австралийская компания Rio Tinto недавно инвестировала 825 миллионов долларов США.
Технологии прямой экстракции имеют КПД 70-90%, извлекая гораздо больше лития, чем можно получить выпариванием, за счет того, что позволяют быстрее отделить его от других соединений. Однако у них есть свои сложности, от интенсивного потребления пресной воды на заводах до образования отходов из-за использования растворителей, а также потребности в большом количестве электроэнергии.
Разрабатываются методы, которые подразумевают использование электрического тока как способа «выбрать» литий из рассола. Они не задействуют воду и не производят отходов, а также предусматривают использование энергии солнечных батарей. Причем новыми разработками занимаются не только горнодобывающие компании. General Motors, Tesla, BMW, нефтяная компания Schlumberger, Panasonic и Renault, среди других крупных игроков, также участвуют в гонке.
Аргентинские исследователи «среди самых передовых технологий» выделяют разработку израильской фирмы Tenova Advanced Technologies, основанную на использовании растворителя, который, по данным компании, обеспечивает раствора хлорида очень высокой чистотой всего за сутки. Разработка включает повторную закачку соляного раствора, не содержащего лития, обратно в соль. Однако это сложный процесс, который также еще не используется в промышленных масштабах. Другой потенциальный метод предполагает использование мембраны, которая с помощью водяного пара способствует отделению солей.
Экономические показатели, а соответственно и эффективность методов прямой экстракции еще не определены, к тому же, они технически сложны и требуют больших начальных вложений. Пиа Марчегиани, директор по экологической политике Фонда окружающей среды и природных ресурсов в Аргентине, отмечает, что при кажущейся полезности внедрения новых технологий, использующих меньше воды, особенно в контексте нехватки воды на плато Атакама, где находится большая часть лития в Чили и Аргентине, необходима их всесторонняя оценка: «пока многие способы остаются на этапе лабораторных и пилотных испытаний, нам необходимо выяснить, возможны ли они в промышленных масштабах».
