Az USA Geológiai Szolgálata (USGS) nemrég Arkansas államban az ún. Smackover-formáció részét képező területen olyan lelőhely felfedezéséről számolt be, ahol a potenciálisan kitermelendő lítium többnyire egy helyen koncentrálódik. Ez azért fontos, mert az Egyesült Államok lítiumszükségletének több mint 25 százaléka importból származott tavaly, míg a korábbi években a függőség 25 és 50 százalék között ingadozott. Az előzetes információk szerint, ha megindulhatna a kereskedelmi célú kitermelés, azzal Washington a lítium területén nagy lépést tehetne az önellátás felé, ráadásul kielégíthetné a 2030-ra prognosztizált keresletet is. Valóban erről van szó? 

Kelet-Texastól Floridáig 

A lítium iránti kereslet az elmúlt években az elektromos járművek emelkedő globális eladásai és a tárolásra szolgáló lítiumion-akkumulátorok növekvő használata miatt megugrott. Ezek a tendenciák az energetikai átmenetnek köszönhetően várhatóan folytatódnak, és ezt számos előrejelzés is alátámasztja:  

ezek szerint a lítium iránti kereslet az évtized végére megduplázódik vagy megháromszorozódik.  

A Kelet-Texastól Floridáig terjedő Smackover-formáció, egy ősi tenger maradványa, amely egy kiterjedt mészkőképződményt hagyott maga után, a lítiumtermelésre irányuló törekvések kiindulópontja. Az alábbi ábra mutatja a mintavételi területet. A formáció (sárgával kiemelve) Texas déli és keleti, Arkansas déli részét, Louisiana felső felét és néhány keleti területet, Mississippi déli, Alabama délnyugati területét és Florida egyes részeit fedi le.

A USGS és az Arkansas állambeli Energiaügyi és Környezetvédelmi Minisztérium Állami Geológus Irodája nemrég ezen a területen hatalmas lítiumkészletet fedezett fel, amely a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) által 2030-ra az elektromos járművek globális lítiumigényére vonatkozó előrejelzésének több mint kilencszerese lehet. A mintavételi terület Arkansas déli részén található (piros csíkkal kiemelve). 

Forrás: USGS

A USGS friss becslései szerint ez a képződmény a sóoldatokban 5 és 19 millió tonna közötti lítiumot tartalmazhat, ami az Egyesült Államok jelenleg becsült lítiumkészletének a 35–136 százaléka. 

Ez azért fontos, mert a kutatások során először sikerült megbecsülni a Smackover délnyugati részén, Arkansasban található összes potenciális lítiumot. A modellt a régió meglévő és új sóoldat-lítium adataival együtt készítették el, figyelembe véve a geológia, a geokémia és a hőmérséklet változásait. Már korábban is feltételezték, hogy Arkansasban óriási készletek találhatók, amit a mostani vizsgálatok megerősítettek, az ugyanis több mint elegendő lenne a világ teljes lítiumigényének kielégítésére.

A sóoldatban megfigyelt lítiumkoncentráció a Smackover-formáció területén (Forrás: Science Advances)

Az államban éppen ezért több vállalat, köztük az ExxonMobil is indít projekteket a lítium kitermelésére. A cég nemrég kutatófúrásokat is végzett, és azt vizsgálja, hogy a lítiumot ki tudná-e termelni versenyképes áron. Az ExxonMobil tavaly közölte, célja, hogy 2027-ben megkezdje a termelést, és  

2030-ra annyi lítiumot hozzon felszínre, hogy azzal évente több mint egymillió elektromos járművet tudjon ellátni. 

A becsléseik szerint annyi oldott lítium található ebben a régióban, hogy az nemcsak USA lítiumimportját, hanem még annál is többet tudna helyettesíteni. Azonban fontos felhívni a figyelmet arra, hogy ezek a becslések nem mutatják, hogy a lítium sósavból történő kinyerésének újabb módszerei alapján technikailag mekkora mennyiség hozható felszínre.  

A Smackover-formáció arkansasi részén több mint 100 évvel ezelőtt olajat fedeztek fel, és az ottani sóoldatok nagy koncentrációban tartalmaznak brómot és lítiumot is. Bár a terület olaj tekintetében már korántsem olyan meghatározó, a brómtermelés továbbra is jelentős. 2022-ben az olaj-, a gáz- és a brómipar által felszínre hozott sóoldatok 5000 tonna oldott lítiumot is tartalmaztak. 

A térség lítiumellátottsága iránti érdeklődés kevesebb mint 10 évvel ezelőtt kezdődött. Két vállalat bejelentette, hogy a következő néhány évben kereskedelmi célú termelésbe kíván kezdeni ezen a területen: az ExxonMobil és a Standard Lithium, amely a norvégiai székhelyű Equinor energiaipari termelővel működik együtt.  

A Smackover kelet-texasi része iránt is nagy az érdeklődés, különösen Cass, Franklin, Morris és Titus megyében. Bár a közeljövőben nem valószínű a kereskedelmi termelés, a feltáró munkálatok során néhány próbafúrás nagyon magas lítiumkoncentrációt mutatott ki.

Ha ezek az eredmények reprezentatívnak bizonyulnak a térség kelet-texasi részén, akkor további aktivitás várható. A Smackover-formáció a legújabb eleme a geológiai szolgálat által az elmúlt években megtalált nagy lítiumlelőhelyeknek. Tavaly például a USGS véletlenül nagyobb lítiumlelőhelyeket fedezett fel, mint a világ legnagyobb készleteinek otthont adó bolíviai sós síkságokat. Maga a felfedezés nem volt újdonság, de a Science Advances című folyóiratban megjelent tanulmány becslése szerint a McDermitt-kaldera (egy vulkáni kráter a Nevada–Oregon határon) 20-40 millió tonna kinyerhető lítiumnak adhat otthont, ami közel kétszerese a bolíviai 23 millió tonnának. 

A McDermitt-kaldera a Nevada-Oregon határon (Forrás: Flickr)

A kitermeléshez alkalmazott technológia jelenti a szűk keresztmetszetet 

Az, hogy a lítium kitermelése a régióban elterjed-e, attól függ, hogy ezek a vállalatok képesek lesznek-e új módszereket kidolgozni az értékes akkumulátor-összetevő sós oldatból történő kinyerésére. A Wood Mackenzie tanácsadó cég szerint az ExxonMobil és mások által Arkansasban alkalmazott közvetlen kitermelés általában többe kerül, mint a hagyományosabb módszerek. 

Az importot helyettesítő megnövekedett amerikai termelés azonban hatással lehet a foglalkoztatásra, a gyártásra és az ellátási lánc rugalmasságára is. 

A Smackoverben a lítiumkitermelés sarkalatos pontja az itt alkalmazandó technológia. Azt ugyanis általában nagy párologtató tavakból vagy kemény kőzetbányákból termelik ki, azonban ezen módszerek egyike sem alkalmazható ezen a területen vagy a régió más medencéiben.  

Dél-Arkansasban viszont a brómipar már olyan eljárást alkalmaz, amelyben a sóoldatot kiszivattyúzzák a víztartó rétegből, a brómot kivonják, majd a keletkező szennyvizet visszaszivattyúzzák. Mivel a lítium csak egy extra ásványi anyag, amelyet meg kell menteni a folyamat során, ez azt jelentheti, hogy a lítium erőforrásait még nem merítette ki a meglévő bányászat. Ez a folyamat azonban nem garantálja a nulla környezeti hatást, ennek ellenére sok vállalat sorakozik fel, hogy új kutakat fúrjon. 

A Brómipar virágzik Arkansasban (Forrás: Flickr)

Ez az eljárás, amit a hagyományos technológiák helyett alkalmaznak, az úgynevezett közvetlen lítiumkitermelés (DLE), ami egy gyűjtőfogalom számos olyan technológiára, amelynek célja a lítium kinyerése sós vízből, nagy párologtató tavak nélkül.

Ezt a megoldást az olajmezők sós vizein kívül más nem hagyományos forrásokból, például geotermikus sósvizekből és sós tavakból (például a Utah állambeli Nagy Sóstóból) történő kitermeléssel kapcsolatos projektekben is tesztelik.

A DLE-vel kapcsolatos kutatások az 1970-es és 1980-as években kezdődtek, de ezek sikeres kereskedelmi hasznosítása mindeddig elmaradt. Számos vállalat termelt már kis mennyiségben lítiumot, de ezen módszer nyereségessé tétele továbbra is kihívást jelentett. Nem csoda, hogy a DLE-t használó projektek kimenetele egyelőre  bizonytalan. 

Mégis, ha a Smackoverben sikerül leküzdeni az akadályokat, az az amerikai lítiumtermelés drámai növekedéséhez vezethet. Ausztrália, Chile és Kína a vezető lítiumtermelő, míg az USA a globális kínálat csak kis részét adja. Az Egyesült Államokban csupán a nevadai Silver Peak bánya termel lítiumot kereskedelmi mennyiségben. 

Vannak források, amelyek kevesebb hangsúlyt kapnak 

Korábban más potenciális forrásokat is azonosítottak, amelyek nagy mennyiségű lítiumot termelhetnek, köztük a dél-kaliforniai Salton-tavat, ahol a Berkshire Hathaway Energy és más vállalatok azon dolgoznak, hogy lítiumot nyerjenek ki a geotermikus erőművek által több mint 4000 láb (kb. 1200 méter) mélyen a föld alatt lévő víztározóból felszivattyúzott forró folyadékból. 

A Texasból, Új-Mexikó déli és Louisiana északi részéből álló tizenegyedik szövetségi tartalékkerületben régóta folyik olaj- és gázkitermelés. Ez azonban nem feltétlenül jelenti azt, hogy a régió más medencéiben is belevágnának a lítiumtermelésbe, ez ugyanis attól függ, hogy elegendő mennyiségű, illetve megfelelő lítiumkoncentrációjú sóoldat áll-e rendelkezésre. 

A Permian-medence az Egyesült Államokban az olaj- és gázipari tevékenység epicentruma, amely nem kívánt melléktermékként jelentős mennyiségű sóoldatot termel. Ezen a területen van a legtöbb esély a DLE alkalmazására, mivel a meglévő olaj- és gáztevékenység mérsékli a kifejezetten a sósav kinyerésére szolgáló kutak fúrásának költségeit. Mindezt azonban mérsékli a lítium koncentrációja a sósavban, amely eddig lényegesen alacsonyabbnak tűnik, mint a Smackoverben. Így e régió iránt korlátozott az érdeklődés, bár több vállalat is teszteli ott a DLE-technológiákat. 

A Permian-medence (Forrás: Wikimedia Commons)

A Jackson School of Geosciences gazdasággeológiai irodájának nemrégiben készült tanulmánya szerint a kilátások máshol kedvezőtlenebbnek tűnnek. A legtöbb medencéről kiderült, hogy vagy alacsony lítiumkoncentrációja, vagy elenyésző mennyiségű sósavat termel, a néhány kivételt pedig azok a területek jelentik, ahol viszonylag kevés olaj- és gázkutatás folyik. 

A lítiumot már most is sós vízből nyerik ki Chilében, amely a világ egyik legnagyobb lítiumtermelője. Az ott működő vállalatok jellemzően nagy tavakban helyezik el a sós vizet, amíg a folyadék el nem párolog, különböző ásványi anyagokat hagyva maga után.  

Ez az eljárás viszonylag olcsó, de időigényes, és hatással lehet az édesvízkészletekre is. 

Több cég reméli, hogy a közvetlen lítiumkitermelés lehetővé teszi számukra, hogy szűrők és más eszközök segítségével hatékonyabban távolítsák el a lítiumot a sós vízből. Ezáltal kevesebb földterületet használnának, és kisebb környezeti hatásuk lenne, mint a párologtató tavaknak. A bányászati és az energetikai vállalatoknak azonban évekbe telhet, amíg e technológiát tökéletesítik és nagy léptékben alkalmazzák. 

A zöldátállás pörgeti a lítium iránti keresletet 

Az energiaipar a Biden-adminisztráció bátorításával egyre inkább azon dolgozott, hogy a lítiumion-akkumulátorokhoz szükséges nyersanyagokat az Egyesült Államokban állítsák elő. Néhány projekt a közelmúltban indult el, míg számos további a tanulmányozás és a fejlesztés különböző szakaszaiban van.

A világ lítiumtermelésében Ausztrália, Chile és Argentína található az élmezőnyben, míg az általuk előállított lítium nagy részét Kínában dolgozzák fel, amely az elektromos járművek akkumulátorainak gyártásában is meghatározó szerepet játszik. 

A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szerint az elektromos gépkocsik akkumulátorai 2023-ban a teljes lítiumigény mintegy 85 százalékát tették ki, ami 30 százalékos növekedés 2022-höz képest. A lítium iránti érdeklődés tehát jelentősen megnőtt az elmúlt években, mivel az újratölthető lítiumakkumulátorokat széles körben használják az elektromos járművek, a hordozható elektronikus eszközök és az energiahálózati tároló alkalmazások növekvő piacán.  

A lítiumakkumulátorok újrahasznosító üzemeinek építése többek között ezért is növekszik gyors ütemben. Tavaly Kanadában és az Egyesült Államokban mintegy 40, Európában pedig 50 vállalat végzett vagy tervezett feldolgozási tevékenységet. Emögött az autógyárak és az akkumulátor-újrahasznosítók partnersége áll, hogy az autóipar számára akkumulátor-alapanyagforrást biztosítsanak.

 

Az Egyesült Államok 2019 és 2022 között főként négy országból importált lítiumot. Argentína a behozatal 51, Chile a 43, Kína a 3, míg Oroszország a 2 százalékáért felelt. Ahogy növekszik a lítiuméhség és fokozódik a geopolitikai blokkosodás, egyre nagyobb jelentőséget kapnak a belföldi lelőhelyek. 

A lítium iránti kereslet gyors bővülésének köszönhetően 2023-ban a lítiumüzemek növelték a termelési kapacitásukat, és ez a tendencia azóta is folytatódik.

2022-ben az USA Energiaügyi Minisztériuma 12 lítiumalapú projektet választott ki, amelyeket a kétpárti infrastrukturális törvényből 1,6 milliárd dollárral finanszírozott, hogy támogassa a lítium kitermelésére és feldolgozására, az akkumulátor-alkatrészek gyártására, újrahasznosítására, valamint az amerikai lítiumkészletek növelését célzó új technológiák kifejlesztésére szolgáló új, kereskedelmi méretű hazai létesítményeket.

Az Inflációcsökkentő Törvény (IRA) adókedvezményekkel egészítette ki az akkumulátor-alapanyagok beszerzésének és az elektromos járművek gyártásának észak-amerikai és amerikai partnerországokba történő konszolidálását. A lítiumellátás biztonsága az ázsiai, európai és észak-amerikai technológiai vállalatok számára prioritássá vált. Ennek köszönhetőn ezen cégek között továbbra is stratégiai szövetségek és közös vállalkozások jönnek létre, hogy biztosítsák a megbízható, diverzifikált lítiumellátást az akkumulátorszállítók és a járműgyártók számára.  

A sós lítiumforrások a fejlesztés vagy a feltárás különböző szakaszaiban vannak Argentínában, Bolíviában, Kanadában, Chilében, Kínában és az Egyesült Államokban. Az ásványi alapú lítiumforrások esetében hasonló a helyzet Ausztráliában, Ausztriában, Brazíliában, Kanadában, Kínában, a Kongói Demokratikus Köztársaságban, Csehországban, Etiópiában, Franciaországban, Finnországban, Németországban, Ghánában, Indiában, Iránban, Kazahsztánban, Maliban, Namíbiában, Nigériában, Peruban, Portugáliában, Oroszországban, Ruandában, Szerbiában, Spanyolországban, Thaiföldön, Törökországban, az Egyesült Államokban és Zimbabwében. A lítium-agyagforrások esetében pedig Mexikóban és az USA-ban. 

Vagyis, ha a USGS becslései helytállók, és a Smackover-formáció egész területén a becsült mennyiségnek megfelelő lítium nyerhető ki, akkor Washington importtól való függőségének vége. Ehhez azonban, mivel a hagyományos megoldások a Smackover-medencében nem működnek, megoldást kell találni a közvetlen lítiumkitermeléses technológia jelentette kockázatokra. 

Kapcsolódó:

Borítókép: Dreamstime