הביקוש העולמי לליתיום גדל במהירות. האם יהיה לנו מספיק מחומרי גלם כה יקרים?
ליתיום הוא האלמנט השלישי בטבלה המחזורית. המתכת הכסופה, המזכירה במעט את האלומיניום במראה, קלה מאוד - היא צפה אפילו בנפט. גם במים, אבל לא לאורך זמן. כיאה למתכת אלקלית, ליתיום מגיב באלימות עם מים ליצירת הידרוקסיד ו מימן של LiOH. כמובן, מתכת תגובתית כזו אינה מצויה בצורתה הטהורה בטבע. לפחות על כדור הארץ.
מאותה סיבה, מתכת ליתיום משמשת לעתים נדירות את בני האדם. הוא מהווה רק 5% מהצריכה העולמית. בכל תחומי הפעילות האנושית האחרים משתמשים בתרכובות שלה, בעיקר פחמתי (Li2שיתוף3), מלח של חומצה פחמנית, הדומה כלפי חוץ לבישול הרגיל, אך מתמוסס הרבה יותר גרוע במים. אם נדבר עוד על ייצור וצריכה עולמיים, אנו מתכוונים בדיוק לפחמתי ו (לאט לאט) לתרכובות אחרות - הידרוקסיד, כלוריד וכו '.
בשנת 2017 הייצור העולמי יעמוד על כ 188 אלף טון. עד 2035 הוא יגדל מספר פעמים וצפוי להיות איפשהו בטווח שבין 1200 אלף טון ל -600 אלף טון.
זה היה ככה קודם
תחום היישום המסורתי של ליתיום, שהתפתח במאות ה -19 - ה -20, הוא ייצור זכוכית וקרמיקה. הוספת מתכות אלקליות להרכב המטען מפחיתה את התרחבותו התרמית ומשפרת את מדד השבירה, והכי חשוב, מורידה את נקודת ההיתוך. זכוכית קוורץ טהורה מתחילה להתרכך ב 1400 מעלות, תוספים מפחיתים את הקצה הזה בכמאתיים עד שלוש מאות מעלות, מה שאומר חיסכון באנרגיה טוב מאוד. אנחנו מדברים על כמויות קטנות מאוד (ליתיום יש בערך 0, 1–0, 4%), אבל אם לוקחים בחשבון את הנפח הכולל, הרבה יוצא. זכוכית ותעשיות דומות - קרמיקה, חרסינה ואחרות - מהוות מעט יותר משליש מהצריכה העולמית בסך הכל. בנוסף, תרכובות ליתיום משמשות בפרמקולוגיה, וליתיום טהור משמש בהנדסת כוח גרעיני כנוזל קירור.
המקום הראשון מבחינת קצב הצמיחה בפער גדול מוחזק בייצור סוללות - כעת הוא כמעט שליש.
אני חייב לומר שלא תמיד זה היה המצב. סוללות הליתיום-יון הראשונות שוחררו על ידי SONY בשנת 1991. העיצוב התאהב במהירות ביצרנים ובצרכנים בשל עוצמת האנרגיה הגבוהה והיומרות שלו, מה שהוביל לגידול מהיר בביקוש ובהתאם לייצור. זה הביא לגידול מהיר בייצור הליתיום.
בואו נשים לב לנתונים אלה, הם חשובים. עד 1991, כלומר רק לפני רבע מאה, לא היה שוק לסוללות המכילות ליתיום. כעת חלקה בצריכה העולמית עולה על שלושים אחוזים. במילים אחרות, צריכת הליתיום בתקופה זו גדלה כמעט פעם וחצי רק בשל יישומים חדשים. ואז עדיין יהיה.
מסכת נבואה
"כדי לייצר 500,000 מכוניות בשנה, נצטרך לקנות את כל הליתיום בעולם", אמר אילון מאסק במצגת דגם 3 בסוף מרץ 2016.
הסוללה של רכב חשמלי מודרני מכילה כמאה פעמים יותר ליתיום ממחשב נייד ממוצע ועשרת אלפים פעמים יותר מסמארטפון. וייצור כלי הרכב החשמליים הולך וגדל. טסלה לבדה מתכוונת למכור חצי מיליון מכוניות בשנת 2018, ובשנת 2020 - כבר מיליון. זה יותר מאשר בציטוט שלמעלה, מה שמרמז כי מאסק זעזע את הציבור, אבל גם אז הבעיה ברורה.
טסלה היא לא המתמודדת היחידה על הקופה הגדולה. מכוניות חשמליות מתחילות להיות מיוצרות על ידי מגוון חברות ברחבי העולם, ותופסות ריח של שינויים גדולים בזמן. ממשלות המדינות המפותחות בעולם עוקבות אחריהן. בשנת 2025 תיאסר מכירת מכוניות עם מנועי בעירה פנימית בנורווגיה, בשנת 2030 - בגרמניה.בשנת 2040, כ -35% מה"עגלות הנמלטות "שנמכרות לבעלי אדמה יהיו רכבים חשמליים.
אווירה נקייה פירושה שהייצור של כלי רכב חשמליים יגדל. המשמעות היא שצריכת הליתיום תגדל גם היא. הטכנולוגיות המודרניות עדיין לא מבטיחות לנו סוללות טובות המבוססות על אלמנטים אחרים של הטבלה המחזורית.
מקורות של
בקרום כדור הארץ ליתיום מצוי בזנים רבים ובהתאם לכך ניתן לכרות אותו בדרכים רבות ושונות. מבין העפרות, המשמעותי ביותר הוא ספודומן - סיליקט עם אלומיניום, LiAl (Si2או6), הרלוונטי ביותר בייצור זכוכית כמו גם בייצור מתכת ליתיום. תחום נוסף, מעט בלתי צפוי, ביישומו הוא תכשיטים. המינרל יוצר לפעמים גבישים, שצבעו (משקיף לחלוטין ועד ירוק עמוק או סגול) תלוי בתוכן הזיהומים של מתכות אחרות (פרט לאלומיניום וליתיום). גבישים אלה יכולים להגיע לעיתים למטר ואף יותר.
בנוסף, ניתן לכרות ליתיום מ נציץ, גרניט, עפרות של מתכות אחרות ומזבלות ייצורן, מי היווצרות ואפילו רק ממי ים - תכולתו בו היא 0.17 מ"ג / ליטר. כמובן שאפשר להשיג אותו מפסולת ביתית - הוא מכיל הרבה סוללות ליתיום. השאלה היחידה היא המחיר של התהליך הזה, וגם כל האחרים.
הרווחית ביותר מבחינה כלכלית כיום היא הפקת ליתיום קרבונט מאגמי מלח יבשים.
כמו בצלחת
קילומטרים רבים של מלח יבש מתחת לרגליים, שמיים נטולי עננים מעל והרים אי שם הרחק קדימה. כך נראה אגם אווני כיום במזרח בוליביה. פעם היה גוף מים ממש גדול, שהתייבש לאט ונמעך לחתיכות. עכשיו שום דבר לא צומח כאן ואף אחד לא חי. מִדבָּר. כמה מילימטרים של משקעים יורדים כאן בשנה.
פני השטח של ביצת המלח מחזירים היטב את האור, הוא אופקי לחלוטין, כמעט תמיד יש מעליו שמיים בהירים, ומיקומו ידוע בדיוק של מילימטר. לכן, אין זה פלא כי Uyuni היא אחת המטרות האהובות על מסייעת למומחים לאמת התקני לוויין.
זהו גם מצבור הליתיום הגדול בעולם. מי מלח מרוכז, שבו ישנם אלמנטים שימושיים רבים לבני אדם, כולל ליתיום, נמצא ממש מתחת לרגליכם, מתחת לקרום של מלח מיובש. בפועל, מיקומו מתואר במילים "על פני השטח". ריכוז מלחי הליתיום במי מלח מגיע ל -0.3%, ובסך הכל נחים כאן כ -10 מיליארד טון. בוליביה היא אלופת העולם במאגרי ליתיום.
כיום מופקים מעושר זה כ -25 אלף טון. ממשלת בוליביה לא ממהרת לקבל את פני המשקיעים הזרים, מתוך אמונה כי מיצוי משאב כה יקר צריך להיות בידי המדינה. הזמן יגיד אם גישה זו נכונה, אך לעת עתה עלינו לזכור כי אויוני היא לא ביצת המלח היחידה על פני כדור הארץ.
בצד השני של הגבול, בצ'ילה, ישנם כעשרה גופי מים לשעבר דומים במבנהם. לאף אחד מהם אין את הרזרבות של Uyuni, אבל הם שמחים על ההזדמנות לחלץ ולמכור משאבים כרגע. במסגרת זו הם מחפשים משקיעים ומרחיבים את הייצור. ונמלי הים קרובים יותר לכאן. הזמן יגיד עד כמה גישה זו נכונה, וכיום צ'ילה היא אלופת העולם בכריית ליתיום. כ -43% מהנפח העולמי. ישנם ארגזי מלח דומים בארגנטינה, וגם כריית ליתיום שם.
ישנם בערך אותם אגמים בסין, ליתר דיוק, באזור ההרים של טיבט. האגם המפורסם ביותר הוא צ'בייר-צקה. מאגר מלוח עם שטח של קצת יותר מ -240 ק"מ2 עדיין לא התייבש, עומקו בחלק מהמקומות מגיע לשני מטרים, אך ריכוז המלחים בו מספיק כבר למדי למיצוי התעשייתי שלהם, המתקיים, ומעניק לסין מקום שני מכובד ברשימת יצרני הליתיום.
סביר להניח שאם תחפש היטב, על פני כדור הארץ יהיו ייבוש אחר של גופי מי מלח. חשוב לנו כעת שהמיצוי של יסודות נדירים, כולל ליתיום, מהם כיום זול בהרבה משיטות מסורתיות יותר הקשורות לעפרות שונות.אין צורך לחפור את התמלחת ואז להעשיר אותה; די די בכדי לגרוף אותה ולשפוך אותה לבריכה קטנה. השמש והאוויר היבש יעשו את השאר. זוהי כמובן רק תחילת הדרך. ליתיום קרבונט המשמש בסוללה של הסמארטפון שלך מכיל לא יותר מ 0.5% זיהומים, פחות פחות, אבל בתחום זה אתה יכול לחסוך.
פרספקטיבות
בשנים האחרונות מחיר הליתיום קרבונט הוכפל והגיע ל -10,000 דולר לטון. על פי תחזיות המומחים, התשישות של מתכת כה יקרה אינה מאיימת עלינו, היא נפוצה מדי בכדור הארץ. המשמעות היא כמובן שעליית המחירים כרוכה בהשקעה בייצור ובצמיחתה.
על פי התחזית של חברת הייעוץ הבריטית CRU, הגירעון הנוכחי יסתיים בשנת 2018, ובעתיד האספקה תעלה על הביקוש. ההיצע העודף יגיע לשיא בשנת 2022, כאשר הוא יסתכם בכ -25% מהצריכה העולמית.
בפרט, פרויקטים גדולים של ליתיום עד סוף העשור הזה יושמו במערב ובמרכז סין. בערך באותו זמן, צפויות להיות מוזמנות יכולות חדשות במדינות אחרות. לאחר מכן, כלומר עד 2020, אספקת הליתיום בשוק העולמי עשויה להגיע ל -500 אלף טון, שהם פי 2.5 יותר מאשר בשנת 2016. העלות הממוצעת של תרכובות ליתיום בשנת 2020 צפויה לעמוד על כ -6.5–7 דולר אלף לטון.