با تمام لیتیوم جهان چند خودروی برقی می‌توان ساخت؟

راه‌اندازی معدن برای استخراج ذخایر غنی لیتیوم، نیازمند فرآیند جدیدی برای جداسازی این فلز از رسوب طبیعی آن است. کل ذخایر تخمین زده شده لیتیوم در دنیا می‌تواند برای حدود ۲.۵ میلیارد خودرو (بدون نیاز به بازیافت) و شاید تعداد بیشتری در صورتی که باتری کوچکتری استفاده شود، باتری تامین کند.

به گزارش خبرآنلاین، دانشمندان در ماه گذشته با انتشار مقاله‌ای اعلام کردند که یک آتشفشان قدیمی در زیر نوادا و اورگان در آمریکا ممکن است دارای بزرگترین ذخایر لیتیومی دنیا که تا به امروز کشف شده است باشد. این بخش از زمین که "Thacker Pass" یا "Peehee Mu’huh" نامیده می‌شود، از دهه ۱۹۷۰ مورد حفاری و استخراج قرار می‌گرفته و بررسی‌های جدید تنها آنچه مردم محلی مدت‌ها در مورد این منطقه می‌دانستند را تائید می‌کند.

آغاز استخراج لیتیوم در این منطقه، می‌تواند چشم‌انداز‌های مختلفی از باتری‌های خودرو‌های الکتریکی گرفته تا باتری‌های لیتیوم- یونی گوشی‌های هوشمند را تغییر داده و حتی به ایجاد نیروگاه‌های انرژی تجدیدپذیر که به ذخیره‌سازی شبکه متکی هستند، سرعت بیشتری بدهد.

به عنوان مثال باتری خودرو‌های الکتریکی بین ۳۰ تا ۲۰۰ کیلووات ساعت متغیرند و وزنشان بین ۵ تا ۳۱ کیلوگرم است. این بدان معناست که کل ذخایر تخمین زده شده لیتیوم در دنیا می‌تواند برای حدود ۲.۵ میلیارد خودرو (بدون نیاز به بازیافت) و شاید تعداد بیشتری در صورتی که باتری کوچکتری استفاده شود، باتری تامین کند. انتظار می‌رود که تا سال ۲۰۴۰ تعداد خودرو‌های الکتریکی درسراسر دنیا به ۲ میلیارد خودرو و ۷۹۰ میلیون کامیون در سراسر دنیا برسد و بدین ترتیب مسئله تامین لیتیوم برای این باتری‌ها، یک نیاز ضروری به نظر می‌رسد.

باتری‌های ذخیره‌سازی شبکه، به نوبه خود، انرژی اضافی را از منابع مختلف انرژی سبز مثل مزارع بادی جمع‌آوری می‌کنند و می‌توان این باتری‌ها را در زمان‌های تقاضای بیشتر و عرضه کمتر، شارژ و پس از آن تخلیه کرد. در اختیار داشتن باتری‌های فراوان و مقرون به صرفه، یک فاکتور کلیدی در ارائه این تسهیلات به جوامعی است که در حال بررسی استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر هستند.

البته باید این را در نظر داشت که برپا کردن معدنی برای استخراج ذخایر عظیم لیتیوم در Thacker Pass کار ساده‌ای نیست و برای جداسازی لیتیوم از رس طبیعی، فرآیند تازه‌ای نیاز خواهد بود.

لیتیوم زمین از کجا می‌آید؟

لیتیوم در اطراف همه ما وجود دارد. طبق تخمین سازمان زمین‌شناسی آمریکا، ۸۹ میلیون تن لیتیوم در ذخایر زمین وجود دارد که تنها ۲ هزارم از یک درصد فراوانی عناصر زمین است. کارشناسان بر این باورند که بیش از نیمی از این لیتیوم را می‌توان در یک منطقه مثلثی شکل از بیابان در غرب آمریکای جنوبی یافت؛ اما حالا به نظر می‌رسد که منطقه Thacker Pass در آمریکا، حاوی ۴۰ میلیون تن لیتیوم است.

در سال ۱۸۱۷، یوهان آگوست آرفودسوون، شیمیدان سوئدی، برای اولین بار لیتیوم را در طبیعت به شکل پتالیت معدنی کشف کرد که فقط یکی از ۱۶ اتم در هر مولکول بود. دیگر منابع معدنی فراوان طبیعی شامل لپیدولیت، اسپودومن و آمبلیگونیت هستند که میزان لیتیوم موجود در آن‌ها بین ۱۰ تا ۴۰% متغیر است. یکی از انواع سنگ‌های قیمتی تورمالین به نام البائیت نیز حاوی لیتیوم است (نام این سنگ از جزیره‌ای که ناپلئون به آنجا تبعید شده بود گرفته شده.) این دسته از مواد معدنی استخراج شده و معمولا جریان الکتریکی از آن‌ها عبور داده می‌شود تا شکل تجاری لیتیوم با نام کربنات لیتیوم را از آن جدا کنند.

ولی مخازن لیتیوم در Thacker Pass از نوع ویژه‌ای هستند؛ چرا که میلیون‌ها سال پیش در آتشفشان شکل گرفته‌اند. لیتیوم بخشی از یک سنگ آتشفشانی بوده و این در مقایسه با دیگر منابع غیرعادی است. چرا که این مواد تا حد ذوب شدن گرم شده و در دهانه آتشفشان مخلوط شدند و بعد در آنجا باقی مانده و در کنار هم ماده جدیدی را شکل دادند. بعد‌ها دهانه آتشفشان تبدیل به یک دریاچه شد که با حرکات آن، رسوبات از صخره خارج شده و به شکل خاک رس در کف دریاچه رسوب گردید.

چندین قرن بعد، آتشفشان دوباره فعال شد. مواد معدنی از جمله لیتیوم گرم و ذوب شده و دوباره با هم ترکیب شدند. دقیقا مثل مواد اولیه یک دستور غذای آشپزی، این مواد با هم مخلوط شده و رسوبات معدنی با هم در یک منطقه یکنواخت‌تر از یک ماده معدنی با هم پخته شدند که ایلیت نامیده می‌شود. از نظر شیمیایی خاک رس، یک لجن مرطوب و انعطاف‌پذیری از عناصر مختلف است که رسوبات زیادی را در هر دو شکل ریز و درشت به خود جذب می‌کند.

زمین‌شناسی به نام کریستوفر هنری در توضیح بیشتر در این باره گفته که ایلیت کمی شبیه خاک رس قهوه‌ای سفالگری است و تنها جذابیتش این است که مقدار زیادی لیتیوم در آن وجود دارد. این با شکل کریستالی مواد معدنی لیتیومی که به شکل طبیعی وجود دارند و معمولا نیمه‌شفاف و یا با رنگ‌های زیبایی هستند، بسیار متفاوت است. خاک رس حتی زمانی که در طی میلیون‌ها سال به سنگ رس یا گل تبدیل شده باشد، باز هم خاک رس است.

حفاری لیتیوم از Thacker Pass نیازمند یک پروسه کاملا جدید است که شامل این مراحل می‌شود:

• خارج کردن مواد معدنی رسی حاوی لیتیوم با استفاده از بیل‌های هیدرولیکی و تبدیل آن به دوغاب (مخلوطی از جامدات متراکم معلق در مایع)
• جداسازی ماسه و سنگ‌هایی که لیتیوم ندارند
• ترکیب دوغاب خاک رس و لیتیوم با اسید سولفوریک برای بیرون کشیدن فلز
• استخراج محلول لیتیوم از دوغاب از طریق فیلتر‌ها
• پردازش محلول لیتیوم به کربنات لیتیوم یا هیدروکسید لیتیوم برای استفاده در باتری‌ها