211service.com
Quest om zeewater te ontginnen voor lithiumvooruitgang
Onderzoekers van de Japanse Atomic Energy Agency hebben een nieuwe methode bedacht om zeewater te verwerken om lithium te extraheren - een element dat een sleutelrol speelt in geavanceerde batterijen voor elektrische voertuigen en dat, als de huidige voorspellingen voor de EV-markt kloppen, in kort aanbod voor het einde van het decennium.
Schrijven in het nieuwe nummer van het tijdschrift Ontzilting , Tsuyoshi Hoshino, een wetenschapper aan het Rokkasho Fusion Institute van JAEA, een methode voorgesteld voor het terugwinnen van lithium uit zeewater door middel van dialyse. Nog jaren van commercialisering is het systeem gebaseerd op een dialysecel met een membraan dat bestaat uit een supergeleidend materiaal. Lithium is het enige ion in het zeewater dat door het membraan kan, van de negatieve-elektrodekant van de cel naar de positieve-elektrodekant.
De methode laat een goede energie-efficiëntie zien en is eenvoudig schaalbaar, schrijft Hoshino.
Hoshino's werk sluit aan bij een lange traditie die zowel nieuwe manieren omvat om lithium terug te winnen als de bredere droom om de zee te delven voor waardevolle mineralen. Mensen hebben eeuwenlang zout uit de zee gewonnen. De geschiedenis van de mijnbouw op de zeebodem gaat terug tot 1872, toen de HMS Uitdager , een Brits oceanografisch schip, ontdekte mangaan op de oceaanbodem. Tegen het midden van de 20e eeuw waren mensen begonnen te proberen de enorme minerale rijkdom opgelost in zeewater te winnen - een moeilijke taak gezien de lage concentraties van de mineralen die werden teruggewonnen. Tegenwoordig wint een bloeiende industrie magnesium uit zeewater, maar de economische productie van lithium uit de zee is ongrijpbaar gebleken. Het element wordt in extreem lage concentraties in de oceaan aangetroffen en heeft al een gevestigde toeleveringsketen, voornamelijk uit zoutmeren in Zuid-Amerika.
Als de methode van Hoshino efficiënt en economisch blijkt te zijn, zou het een markt kunnen transformeren die de afgelopen jaren veel investeringen en vermeende innovatie heeft gezien, maar hardnekkig resistent is gebleven tegen nieuwe technologieën en nieuwe leveranciers. Het meeste lithium wordt vandaag de dag nog steeds teruggewonnen op de manier waarop het al een halve eeuw is: door verdamping van pekel die is verzameld uit zoutmeren in ingesloten valleien in delen van Chili, Argentinië en Bolivia.
De afgelopen jaren zijn er steeds vaker voorspellingen van een krapte in de lithiumvoorziening verschenen. Veel analisten, hoewel niet allemaal, zijn van mening dat de stijgende vraag van fabrikanten van batterijen voor elektrische voertuigen - met name Tesla, wiens aanstaande Gigafactory naar verwachting de wereldvraag naar lithium bijna zal verdubbelen - de zeker om voorraden te belasten uit traditionele bronnen.
Ik denk dat we tekorten zullen zien, zegt Simon Moores, hoofd van het mineralen- en mijnbouwadviesbureau Benchmark Intelligence. Nieuw aanbod is nu nodig, en dat zal ook in de toekomst nodig zijn, zelfs als een fractie van de geplande uitbreidingen in de batterijproductie plaatsvindt.
Benchmark's tracking van lithiumprijzen vertoont de afgelopen jaren een gestage stijging en Moores verwacht niet dat de prijzen snel zullen dalen. Dat voedt R&D op het meest basale niveau, zoals bij het werk van Hoshino, en het stimuleert nieuwe investeringen in zoutmeren die lithium kunnen produceren, vooral in Nevada, waar Tesla de Gigafactory bouwt. (Zie Tesla's enorme fabriek in Nevada heeft enorme resultaten nodig om zijn vruchten af te werpen.)
Dajin Resources uit Vancouver onlangs vrijgegeven lithium-assayresultaten van zijn Alkali Lake-eigenschap in Esmeralda County, Nevada, met veelbelovende lithiumconcentraties. Het bedrijf bezit ook areaal in de Teels Marsh-regio, in Mineral County. Dajin is van plan het lithium met conventionele methoden terug te winnen, zegt president Brian Findlay.
Er zijn een aantal verschillende en interessante technologieën, maar ze beginnen allemaal met hooggeconcentreerde pekel, zegt Findlay. En de eenvoudigste bewezen technologie is verdamping. Het is inderdaad moeilijk om te concurreren met een natuurlijk proces.
Dat weerhoudt ondernemers en onderzoekers er niet van om het te proberen. Een van de interessantere methoden is omgekeerde osmose, een techniek die in theorie lithium veel sneller kan extraheren dan de 18 tot 24 maanden die nodig zijn voor de verdamping van de pekel. (Een van de structurele problemen van de huidige lithiumproductie-industrie is dat vanwege de lange vertragingstijd die nodig is voor verdamping, het moeilijk is om de productie snel op te voeren als reactie op de nieuwe vraag.) Simbol-materialen , gevestigd in Pleasanton, Californië, wil omgekeerde osmose gebruiken om lithium te verwijderen uit het afvalwater dat afkomstig is van de geothermische installatie Featherstone in de buurt van de Salton Sea in Californië. Het zou een elegante oplossing zijn, waarbij schone stroomopwekking wordt gecombineerd met lithiumterugwinning voor EV-batterijen. Maar Simbol is naar verluidt op zoek naar een koper, en in februari is het heeft de meerderheid van zijn werknemers ontslagen . (Vertegenwoordigers van Simbol hebben niet gereageerd op verzoeken om commentaar voor dit artikel.) Tot dusver lijkt omgekeerde osmose in ieder geval op een andere veelbelovende technologie die geen tractie heeft gevonden.
Dat brengt ons terug bij 's werelds grootste opslagplaats van lithium: de zee. In de afgelopen jaren nieuwe processen en materialen, waaronder: grafeen , hebben belofte getoond om de mijnbouw in de zee te realiseren. Onderzoekers van de Universiteit van North Carolina ontwierpen bijvoorbeeld een metaal-organisch raamwerk om uraniumhoudende ionen uit zeewater te verzamelen. Hoshino gelooft dat zijn zeewaterdialysecel voor het terugwinnen van lithium binnen vijf jaar op de markt kan worden gebracht.
Het is duidelijk dat naarmate de geavanceerde batterijsector zich uitbreidt, deze inspanningen zullen worden voortgezet. Voorlopig is het echter nog steeds moeilijk om te concurreren met natuurlijke processen.