По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), к 2030 году более 60% автомобилей, продаваемых во всём мире, будут электрическими.
Литий, также известный как белое золото, необходим не только для электромобилей, но и для накопителей энергии, мобильных телефонов и ноутбуков.
Бело-серебристый металл используется в литий-ионных батареях, которые считаются одним из лучших вариантов для удержания заряда и эффективной подачи энергии. Сырьё классифицируется ЕС как критическое, потому что литий очень важен для промышленности, и может возникнуть риск остановки поставок. Литий не редкость на Земле, но металл нечасто бывает настолько сконцентрирован в горных породах, чтобы его добыча была прибыльной.
Австралия, Чили и Китай, в частности, снабжают мир литием. Нарушение цепочек поставок часто создавало проблемы для промышленности. Итак, какие варианты есть у ЕС, чтобы стать менее зависимым от импорта лития?
Всего 20 лет назад литий был относительно второстепенным товаром. Однако с возникновением литий-ионных аккумуляторов и появлением электромобилей литий стал пользоваться спросом.
В принципе есть два способа добычи белого золота. С одной стороны, литий находится в твёрдых породах, например, в Австралии. Вторая возможность - добывать литий из солёных озёр. Их можно найти, например, в так называемом литиевом треугольнике в Чили, Аргентине и Боливии. В уже засушливых районах добыча белого золота вызывает нехватку грунтовых вод, поскольку для получения лития требуются многочисленные этапы испарения.
По оценкам Международного энергетического агентства, к 2040 году миру потребуется примерно в 40 раз больше лития для выполнения Парижских климатических целей. Эксперты ожидают, что производители смогут покрыть только половину потребностей литиевой промышленности к 2030 году, сохраняя при этом климатические цели. Для производства одной тонны лития потребуется от трёх до 17 тонн углекислого газа. Это в одиннадцать раз больше, чем требуется для производства одной тонны стали. 70% всех выбросов приходится на переработку лития.
Использовать резервы в Европе
В Вольфсберге в Каринтии находится одно из крупнейших месторождений лития в Европе. Права на добычу были проданы австралийской компании European Lithium в 2011 году, которая хочет добывать литий.
Конечно, можно было бы добывать больше лития в самой Европе. Однако в среднем от открытия месторождения до производства лития проходит около 16 лет. Но уже сегодня в Европе есть месторождения лития. Например, в Сербии или Португалии, но гражданские протесты мешают реализации проектов в этих странах.
В анализе журнала Nature эксперты пишут: «В долгосрочной перспективе запуск большего количества шахт и перерабатывающих заводов - это самый простой способ обеспечить энергетическую безопасность». Эксперты также видят большой потенциал в использовании европейских запасов лития. С тремя или четырьмя литиевыми проектами в Европе можно относительно быстро достичь до 30% мирового производства.
Лучшее использование отходов
Таким образом, увеличение добычи лития в Европе возможно, но одного этого недостаточно для независимости от поставок. Если экстраполировать прогнозируемый спрос на целевые показатели, к 2050 году придётся добывать примерно в 15 раз больше лития, чем в прошлые 40 лет.
Отходы - это тоже проблема, связанная с литием, - один процент лития в руде связан с 99% отходов.
Стратегия горнодобывающей промышленности заключается в том, чтобы из всего сделать продукт. Это означает, что эти отходы перерабатываются таким образом, чтобы их можно было снова продать, потому что свалки сложно организовать в Европе.
Фото: techinsider.ru
По мнению экспертов Nature, литий-ионная промышленность также может производить почти восемь миллионов тонн сульфата натрия после переработки отходов в 2030 году. Отходы по-прежнему либо складируются на свалках, либо вывозятся за границу. Однако этот сульфат натрия можно снова перерабатывать и использовать для производства литий-ионных аккумуляторов.
Повторное использование
Эксперты также считают более эффективное использование отходов частью пути к независимости. Основное правило гласит: «Чем дольше вещества или продукты находятся в обращении, тем лучше для окружающей среды». Производители в настоящее время говорят о сроке службы батареи от семи до десяти лет.
Из-за гарантийных обязательств производителей автомобилей литий-ионные аккумуляторы в электромобилях необходимо заменять, когда их остаточная ёмкость составляет 70%. Причина этого в том, что они больше не обеспечивают желаемую производительность. Есть идея, что можно дольше держать эти батареи в обращении.
Переработка литий-ионных аккумуляторов
Многие электромобили вскоре могут быть выведены из эксплуатации. Но что потом делать со всеми литий-ионными батареями? Одним из вариантов является переработка таких ингредиентов, как литий. Технологии для этого уже существуют, но с точки зрения масштабного использования на данный момент это прежде всего вопрос экономической эффективности.
Новая Директива ЕС по батареям, которая скоро появится, содержит чёткие спецификации. Эта директива будет предусматривать, что к 2030 году производители должны извлекать 90% никеля и кобальта и 70% лития из использованных литий-ионных батарей.
Поиск альтернатив
Исследователи изобрели кислородно-ионный аккумулятор. Он должен быть чрезвычайно прочным, обходиться без редкоземельных элементов и решать проблему пожароопасности. Керамика используется вместо лития, и там, где другие типы батарей теряют ёмкость, кислородно-ионная батарея может восстанавливаться.
Концепция батареи не предназначена для
электромобилей или смартфонов. Есть и другие области, где это решение работает и где использование литиевых батарей было бы расточительным. Кислородно-ионная батарея может стать хорошим решением для больших систем хранения энергии.