CP v2

Tag: Litis

  • Amerikiečiai išgavo 99 proc. grynumo litį: žada švaresnę revoliuciją baterijoms

    Amerikiečiai išgavo 99 proc. grynumo litį: žada švaresnę revoliuciją baterijoms

    Litio gavyba šiandien laikoma viena didžiausių baterijų pramonės aplinkosauginių problemų. Kietųjų uolienų telkiniuose litis dažnai išgaunamas kaitinant spodumeną ir naudojant agresyvias chemines medžiagas, o sūrymo telkiniuose – pumpuojant vandenį į didžiulius baseinus ir ilgai jį garinant.

    Abu keliai reikalauja daug energijos ir vandens, palieka ryškų pėdsaką kraštovaizdyje ir kelia vietos bendruomenių pasipriešinimą. Augant elektromobilių ir energijos kaupimo sistemų paklausai, spaudimas rasti švaresnes alternatyvas tik didėja.

    JAV mokslininkų grupė paskelbė apie metodą, kuris leido gauti iki 99 proc. grynumo litį, pasitelkiant elektrocheminę interkaliaciją. Tai technologija, plačiai žinoma baterijų ir superkondensatorių srityje, kai elektros srovė „įstumia“ jonus į sluoksniuoto materialo struktūrą.

    Taikant šį principą vandens tirpaluose, galima kurti filtrus su priverstiniu srautu, kuriuose elektrinis laukas nukreipia įkrautus litio jonus per mikroskopinius kanalus. Esminis iššūkis tas, kad tais pačiais keliais linkę keliauti ir kiti jonai, ypač gerokai gausesni natrio jonai, todėl atranka tampa sudėtinga.

    Tyrėjai aiškina, kad jonų „eismo“ valdymą lemia dviejų procesų sąveika: pati interkaliacija ir jonų mainai, kai litis ir natris konkuruoja dėl vietos medžiagos sluoksniuose. Nors pusiausvyra nusistovi natūraliai, mokslininkai gali reguliuoti, kaip greitai „pumpuojami“ jonai, taip keisdami sistemos selektyvumą.

    Pasak tyrėjų, lėtesnis jonų įterpimas ir tinkamai parinktas dalelių dydis pagerino proceso grįžtamumą ir leido pasiekti itin aukštą grynumą. Tai svarbu ne tik moksliniu požiūriu: jei metodas būtų sėkmingai išplėstas iki pramoninio masto, jis galėtų sumažinti cheminių reagentų poreikį ir pagerinti litio gavybos tvarumą.

    Vis dėlto iki realaus proveržio rinkoje dar laukia ilgas kelias: teks įrodyti, kad technologija veikia su skirtingos sudėties sūrymais, yra atspari užterštumui, ekonomiškai pagrįsta ir lengvai integruojama į esamas tiekimo grandines. Būtent šie kriterijai dažniausiai nulemia, ar laboratorinis rezultatas virsta nauja pramonės norma.

  • Mokslininkai sukūrė saulės panelę, kuri gėlina jūros vandenį ir vietoj sūrymo palieka druską

    Mokslininkai sukūrė saulės panelę, kuri gėlina jūros vandenį ir vietoj sūrymo palieka druską

    Pasaulyje geriamojo vandens trūkumas išlieka viena didžiausių XXI amžiaus problemų: Jungtinės Tautos skaičiuoja, kad daugiau nei 2 milijardai žmonių neturi saugiai tvarkomo geriamojo vandens. Dėl to vis daugiau dėmesio sulaukia technologijos, galinčios gėlinti jūros vandenį pigiau ir švariau.

    Ročesterio universiteto (JAV) tyrėjai pristatė plonos, juodos metalo panelės prototipą, kuris, naudodamas vien saulės energiją, gali paversti jūros vandenį gėlu. Svarbiausia, kad procesas nepalieka įprasto taršaus sūrymo, o atskirta druska surenkama kaip kieta medžiaga.

    Kas blogai su įprastu gėlinimu?

    Šiandien plačiausiai naudojamas gėlinimo būdas yra atvirkštinis osmosas: vanduo per membranas spaudžiamas dideliu slėgiu, todėl procesas yra energijai imlus ir brangus. Be to, reikšminga dalis įrenginio paimto vandens virsta itin sūriu likučiu.

    Tas likutis, vadinamas sūrymu, dažnai išleidžiamas atgal į jūrą. Mokslinėje literatūroje pabrėžiama, kad lokalus druskingumo didėjimas ir mažesnis ištirpusio deguonies kiekis gali bloginti pakrančių ekosistemų būklę, ypač jautriose vietose.

    Kaip veikia saulės panelė?

    Ročesterio universiteto komanda sukūrė lazeriu suformuotą metalinį paviršių, kuris beveik visą krintančią saulės šviesą paverčia šiluma ir kartu „pritraukia“ vandenį. Ant panelės susidaro plona jūros vandens plėvelė, kuri kapiliariniu efektu kyla aukštyn net prieš gravitaciją.

    Saulėje vanduo nuo paviršiaus intensyviai garuoja, o garai vėliau gali būti kondensuojami į gėlą vandenį. Druskos ir kiti tirpūs junginiai lieka ant panelės ir, kaip teigia tyrėjai, yra nukreipiami į kraštus, kad aktyvi zona neužsikimštų.

    Druska vietoj atliekų ir potenciali nauda

    Daugelis saulės gėlinimo prototipų realiomis sąlygomis stringa dėl nuosėdų: jūros vandenyje esantys kalcio ir magnio junginiai linkę sudaryti kietą apnašą. Ši apnaša uždengia darbinį paviršių ir mažina našumą, todėl ilgaamžiškumas tampa viena didžiausių kliūčių.

    Šio sprendimo idėja yra savotiškas „savaiminis nusivalymas“: suformuotos vagelės ir paviršiaus struktūra padeda druskoms ir nuosėdoms pasitraukti iš aktyvios zonos. Tokiu būdu vietoj taršaus skysčio lieka kieta druska, kurią teoriškai būtų galima surinkti ir panaudoti.

    Tyrėjai taip pat nagrinėja galimybę tą patį principą pritaikyti mineralų išgavimui iš labai sūrių vandenų, pavyzdžiui, ličio junginių. Litis yra kritiškai svarbi žaliava akumuliatoriams, todėl technologijos, galinčios mažinti kasybos poreikį ir kartu spręsti vandens trūkumą, sulaukia didelio pramonės susidomėjimo.

    Kas dar neaišku?

    Kol kas tai yra laboratorinis prototipas, o svarbiausias klausimas yra mastelio didinimas: ar lazeriu apdorotus metalinius paviršius įmanoma gaminti pakankamai pigiai ir dideliais kiekiais. Ne mažiau svarbu, kaip tokios panelės veiktų ilgą laiką skirtingose pakrančių sąlygose, kur vandens sudėtis ir užterštumas smarkiai skiriasi.

    Vis dėlto kryptis aiški: pasauliui ieškant mažiau taršių gėlinimo sprendimų, technologijos, kurios vietoj sūrymo sukuria panaudojamą kietą produktą, gali pakeisti požiūrį į jūros vandens pavertimą geriamuoju. Jei prototipas pasiteisins realiomis sąlygomis, tai galėtų tapti alternatyva vietovėms, kuriose elektros energija brangi arba sunkiai prieinama.

  • Lenkų proveržis dėl ličio: naujas būdas iš druskų atliekų atgauti beveik visą žaliavą

    Lenkų proveržis dėl ličio: naujas būdas iš druskų atliekų atgauti beveik visą žaliavą

    Litis šiandien laikomas viena svarbiausių žaliavų energetikos transformacijai, nes be jo sunkiai įsivaizduojamos ličio jonų baterijos. Būtent jos maitina išmaniuosius telefonus, nešiojamuosius kompiuterius, elektromobilius ir energijos kaupiklius, todėl paklausa pasaulyje sparčiai auga.

    Didėjant gamybai, vis daugiau dėmesio krypsta ne tik į naujų telkinių gavybą, bet ir į efektyvesnį jau išgaunamo ličio panaudojimą. Viena didžiausių problemų yra tai, kad dalis ličio prarandama perdirbant natūralias sūrymo solankas, o likučiai nusėda druskų nuosėdose, kurios vėliau sukraunamos į sąvartas.

    Tradiciniai keliai gauti litį turi aiškių trūkumų. Iš kietųjų uolienų jis išgaunamas taikant aukštas temperatūras ir agresyvius cheminius reagentus, o iš solankų dažnai išgaunamas mėnesius garinant vandenį didžiuliuose baseinuose, kas priklauso nuo klimato ir nėra greita.

    Be to, atskirti litį nuo kitų jonų yra sudėtinga, nes mišinyje greta jo būna natrio, kalio, magnio ir kalcio druskų. Praktikoje tai reiškia, kad reikia itin selektyvios medžiagos, galinčios „atpažinti“ ličio joną ir perkelti jį į kitą terpę, paliekant daugumą kitų druskų pradinėje masėje.

    Tokį sprendimą pasiūlė Lenkijos mokslininkai iš Lenkijos mokslų akademijos Organinės chemijos instituto, kardinolo Stefano Wyszyńskio universiteto ir Varšuvos technologijos universiteto. Jie aprašė junginius, galinčius selektyviai „surišti“ litį ir ištraukti jį iš kietųjų druskų mišinių, pritaikant kietosios medžiagos ir skysčio ekstrakcijos principą.

    „Mums reikėjo molekulinio „griebtuvo“, kuris rinktųsi ličio joną iš labai panašiai besielgiančių druskų mišinio“, – teigė tyrėjai, aiškindami, kodėl iki šiol litį atskirti būdavo taip sunku.

    Tyrimo esmė yra jonoforai, kuriuos galima palyginti su molekuliniais receptoriais: jie sudaro „kišenę“, į kurią geriausiai telpa tam tikro dydžio ir krūvio jonas. Mokslininkai ištyrė aštuonias panašios sandaros molekules ir parodė, kad nedidelės struktūros modifikacijos gali reikšmingai pakeisti selektyvumą, o vienas iš junginių sudarė stabilų kompleksą santykiu vienas jonoforas vienam ličio jonui.

    Eksperimente naudota apie 100 gramų daugiakomponentė druskų masė, kurios joninė sudėtis buvo parinkta taip, kad primintų vieno svarbiausių ličio gavybos regionų solankų profilį. Po dviejų ekstrakcijos ciklų tyrėjai paskelbė pasiekę apie 95 proc. bendrą ličio chlorido atgavimą, o gautoje sausoje frakcijoje ličio chloridas sudarė apie 95 proc.

    Svarbus ir selektyvumas: naudotas jonoforas litį į organinį skystį perkėlė tūkstančius kartų noriau nei natrį, kalį ar magnį, todėl šių elementų druskos daugiausia liko pradinėje kietojoje masėje. Sudėtingiausia pasirodė ličio atskyrimas nuo kalcio, todėl pagrindinė priemaiša galutiniame produkte buvo kalcio chloridas.

    Praktinei plėtrai reikšminga tai, kad aprašytos molekulės nėra itin sudėtingos, o jų struktūra modulinė, todėl jas lengviau modifikuoti ir gaminti didesniais kiekiais. Tyrime junginiai buvo sintetinami partijomis iki 58 gramų, o tai rodo potencialą pereiti nuo laboratorinių bandymų prie didesnio masto procesų.

    Tokie metodai galėtų papildyti vis dažniau aptariamas „tiesioginės ličio ekstrakcijos“ kryptis, kuriomis siekiama mažinti vandens nuostolius, spartinti procesus ir sumažinti atliekų kiekį. Jeigu technologija pasiteisintų pramonėje, ji galėtų padėti atgauti litį iš druskų atliekų krūvų, skurdesnių telkinių ar dalies baterijų perdirbimo srautų, taip mažinant spaudimą naujai gavybai.

    Vis dėlto iki realaus įdiegimo dar reikės įvertinti sąnaudas, naudojamų tirpiklių ir reagentų poveikį aplinkai, proceso saugą bei tai, kaip efektyviai galima pašalinti kalcio priemaišas. Energetikos ir transporto elektrifikacijai įsibėgėjant, tokios selektyvios chemijos technologijos tampa vienu iš kelių, galinčių sustiprinti žaliavų tiekimo grandines Europoje ir pasaulyje.

  • Po Apalačų kalnais aptiktas milžiniškas ličio potencialas: JAV poreikiams jo gali pakakti šimtmečiams

    Po Apalačų kalnais aptiktas milžiniškas ličio potencialas: JAV poreikiams jo gali pakakti šimtmečiams

    JAV geologai įvertino, kad po Apalačų kalnynu gali slypėti itin didelis ličio išteklių potencialas, galintis reikšmingai prisidėti prie šalies žaliavų saugumo. Naują vertinimą paskelbė JAV geologijos tarnyba (USGS), pastaraisiais metais kryptingai ieškanti kritinių mineralų telkinių šalies viduje.

    Atradimo reikšmę stiprina laikas: ličio paklausa sparčiai auga dėl elektromobilių, energijos kaupiklių ir elektros tinklų balansavimo sprendimų. Būtent ličio jonų baterijos šiuo metu išlieka dominuojančia technologija daugelyje vartotojų elektronikos ir transporto segmentų.

    Kuo išsiskiria Apalačų geologija

    Apalačų kalnai yra vieni seniausių Žemėje, o jų formavimasis siejamas su procesais, vykusiais prieš šimtus milijonų metų. Tokia geologinė istorija paliko įvairių magminių ir metamorfinių uolienų kompleksus, kuriuose, USGS vertinimu, gali būti sukoncentruota ličio turinčių mineralų.

    USGS analizėje daug dėmesio skirta pegmatitams – stambiagrūdėms, granitui artimoms uolienoms, kurios susidaro vėlyvose magmos vėsimo stadijose. Būtent tokiose struktūrose pasaulyje dažnai aptinkami ličio mineralai, todėl jos laikomos perspektyviu taikiniu žvalgybai.

    Kaip skaičiuojamas dar neiškastas ličio kiekis

    USGS pabrėžia, kad kalbama ne apie jau išžvalgytą ir patvirtintą kasybai parengtą telkinį, o apie statistiškai pagrįstą potencialą. Vertinimas atliktas apjungiant viešus geologinius ir geocheminius duomenis bei identifikuojant teritorijas, kuriose pagal geologiją ličio telkinių tikimybė didžiausia.

    Tuomet, remiantis ekspertiniu sutarimu ir tikimybiniais skaičiavimais, buvo modeliuojami galimi neištirti ištekliai ir jų pasiskirstymas. Tokie vertinimai paprastai apima ir ekonominį filtrą – atskiriama, kas teoriškai gali egzistuoti, nuo to, ką realiai būtų įmanoma išgauti esant tam tikroms rinkos ir technologijų sąlygoms.

    Kur gali būti didžiausias potencialas

    USGS skaičiavimai rodo, kad perspektyviausios zonos gali būti tiek šiaurinėje, tiek pietinėje Apalačų dalyje. Tarp minimų regionų dažniau išskiriamos šiaurės rytų valstijos, taip pat pietryčių kryptimi esantys plotai, kuriuose pegmatitų paplitimas ir ankstesni geologiniai duomenys leidžia tikėtis didesnių koncentracijų.

    Viešojoje erdvėje cituojami vertinimai leidžia suprasti mastą: potencialas siejamas su ličio kiekiu, kuris, priklausomai nuo realios paklausos ir importo struktūros, teoriškai galėtų padengti JAV poreikius labai ilgą laiką. Vis dėlto patys autoriai akcentuoja, kad tokie skaičiai nereiškia automatinio perėjimo prie gavybos.

    Ką tai reikštų rinkai ir politikai

    Litis laikomas kritiniu mineralu, nes jo tiekimo grandinės jautrios geopolitiniams ir prekybos svyravimams. JAV, kaip ir kitos pramoninės ekonomikos, siekia mažinti priklausomybę nuo importo, ypač kai kalbama apie žaliavas, būtinas energetikos transformacijai ir baterijų pramonei.

    Tuo pačiu kelias nuo geologinio vertinimo iki veikiančios kasyklos paprastai trunka metus ar net ilgiau: reikalingi gręžiniai, laboratoriniai tyrimai, poveikio aplinkai vertinimai, infrastruktūra, leidimai ir socialinis dialogas su bendruomenėmis. Net ir turint perspektyvius duomenis, galutinis sprendimas priklausys nuo ekonomikos, technologijų pažangos bei aplinkosaugos reikalavimų.

    USGS ataskaita įsikomponuoja į platesnę tendenciją, kai JAV ieško papildomų vidaus ličio šaltinių ir alternatyvių gavybos būdų, įskaitant ličio išgavimą iš sūrymų ar pramoninių tirpalų. Apalačų kryptis kol kas yra apie potencialą, tačiau jis gali pakeisti diskusiją apie tai, kiek kritinių žaliavų šalis teoriškai turi savo teritorijoje.

  • Suomija įjungė ličio kasyklą: pirmasis Europoje pilnas ciklas, bet priklausomybė dar nepanaikinta

    Suomija įjungė ličio kasyklą: pirmasis Europoje pilnas ciklas, bet priklausomybė dar nepanaikinta

    Vakarų Suomijoje, Kaustinene, pradėjo veikti Syväjärvi ličio kasykla, o kartu su rūdos sodrinimo ir rafinavimo grandimis tai laikoma vienintele tokio tipo integruota investicija Europoje. Projektas siejamas su Europos pastangomis užsitikrinti daugiau baterijoms reikalingų žaliavų ir mažinti priklausomybę nuo importo.

    Kasybos darbai jau vyksta, o gamybinė infrastruktūra ruošiama darbui didesniu mastu. Rūda iš Syväjärvi telkinio keliauja į sodrinimo įrenginius Päivänevoje, o galutinis perdirbimas vykdomas „Keliber“ gamykloje Kokoloje, viskas sutelkta maždaug 43 kilometrų spinduliu.

    Numatoma, kad Suomijoje kasmet bus pagaminama apie 15 000 tonų ličio hidroksido, tai atitinka maždaug 2 500 tonų gryno ličio. Šios apimtys bus skirtos įvairiose Europos šalyse veikiančioms baterijų ir kitoms pramonės įmonėms, tačiau ekspertai pabrėžia, kad vien šio kiekio nepakaks.

    „Didiname nepriklausomybę nuo importo, pavyzdžiui, iš Azijos šalių ir Australijos“, – sakė projekto operacinės veiklos vadovas Hannu Hautala.

    Suomijos geologijos tarnybos specialistai vertina, kad planuojama produkcija sudarytų apie 10 proc. Europos poreikio, todėl importas dar ilgai išliks svarbus. Šis faktas atspindi platesnę ES situaciją: baterijų sektoriui sparčiai augant, žaliavų tiekimas tampa kritiškai svarbus ne tik elektromobiliams, bet ir energijos kaupimo sistemoms.

    Rafinerijoje jau pradėti technologiniai bandymai, įskaitant testus su vandeniu, o pirmosios komercinės produkcijos partijos gali būti paruoštos metų pabaigoje, jei visi etapai vyks pagal planą. Galutinis produktas – baterijoms tinkamas ličio hidroksidas – bus paruošiamas transportuoti pramoninėmis pakuotėmis.

    Telkiniai Kaustinene buvo identifikuoti dar XX amžiaus šeštojo dešimtmečio pabaigoje, o dabar vystoma teritorija apima daugiau kaip 500 kvadratinių kilometrų. Be pagrindinės vietos, regione numatytos ir papildomos kasybos aikštelės, kurios ilgainiui turėtų padidinti bendrą išgavimą.

    Projektą kontroliuoja Pietų Afrikos kasybos grupė „Sibanye-Stillwater“, kuri į jį įsitraukė 2021 metais. Kiti akcininkai yra Suomijos valstybinė Finnish Minerals Group ir dalis Suomijos investuotojų, o finansinį palaikymą yra suteikęs Europos investicijų bankas.

    Planuojama, kad kasybos ir perdirbimo kompleksas pilną pajėgumą pasieks maždaug per dvejus metus. Nors tai svarbus žingsnis Europos pramonei, analitikai pabrėžia, kad siekiant didesnio savarankiškumo reikės ir kitų projektų, taip pat aktyvesnio perdirbimo bei alternatyvių baterijų chemijų plėtros, kur vis dažniau taikomas ir dirbtinis intelektas procesų optimizavimui.

  • Suomija startavo su visa ličio grandine: nuo kasyklos iki perdirbimo per 43 km spindulį

    Suomija startavo su visa ličio grandine: nuo kasyklos iki perdirbimo per 43 km spindulį

    Suomija tapo pirmąja Europos šalimi, kurioje pradėjo veikti visa ličio gamybos grandinė – nuo rūdos gavybos iki baterijų pramonei tinkamo produkto perdirbimo. Tai balandžio 28 dieną patvirtino Suomijos geologijos tarnyba, o projektas siejamas su ES siekiu mažinti kritinių žaliavų priklausomybę nuo importo.

    Syväjärvi atviro tipo kasykla Kaustinene išgaus žaliavą, kuri vėliau bus paversta baterijų klasei tinkamu ličio hidroksidu. Ši medžiaga laikoma vienu svarbiausių komponentų elektromobilių ir kitos šiuolaikinės elektronikos akumuliatoriams.

    Ličio tiekimo grandinė Europoje

    Projekto operatorė „Keliber Oy“ teigia, kad veikla padės mažinti Europos priklausomybę nuo ličio žaliavos ir cheminių junginių tiekimo iš Azijos bei Australijos. Tokia kryptis dera su ES kritinių žaliavų politika, kuria siekiama didesnio tiekimo saugumo ir vietinės perdirbimo pramonės augimo.

    „Tai didina nepriklausomybę nuo importo iš, pavyzdžiui, Azijos šalių ir Australijos“, – sakė „Keliber Oy“ vadovas Hannu Hautala.

    Planuojama, kad kasykla ir perdirbimo pajėgumai pilną operacinį pajėgumą pasieks per maždaug dvejus metus. Rūda vilkikais bus gabenama į netoliese esančią koncentravimo gamyklą, o vėliau – į perdirbimo įmonę, kur bus gaminamas ličio hidroksidas.

    Investicijos ir europinis poreikis

    Projektas vertinamas 783 mln. eurų ir laikomas strateginiu dėl to, kad vienoje šalyje sujungiami visi pagrindiniai etapai: kasyba, koncentravimas ir rafinavimas. Kontrolinį 80 proc. akcijų paketą valdo Pietų Afrikos kasybos grupė Sibanye-Stillwater, dar 20 proc. priklauso Suomijos valstybinei „Finnish Minerals Group“.

    Prie finansavimo prisideda ir Europos investicijų bankas, suteikęs 150 mln. eurų paskolą. Sibanye-Stillwater vadovas Neal Froneman pabrėžė, kad objektas nėra didelis, tačiau svarbus strategiškai ir technologiškai, nes tai vienas pirmųjų tokio pobūdžio grupės projektų Europoje.

    Numatoma, kad perdirbimo gamykla, įsibėgėjusi iki projektinio pajėgumo, per metus pagamins apie 15 000 tonų baterijų klasės ličio hidroksido. Skaičiuojama, kad tai sudarytų maždaug 10 proc. dabartinio Europos poreikio, todėl importas išliks reikšmingas, ypač turint omenyje pasaulinėje grandinėje dominuojančią Kiniją.

    Vietos bendruomenės reakcija

    Kaustinene, kuriame gyvena kiek daugiau nei 4 000 žmonių, nuomonės dėl projekto išsiskiria. Vieni akcentuoja darbo vietas ir ekonominį impulsą regionui, kiti kelia klausimus dėl poveikio aplinkai ir ilgalaikių kasybos pasekmių.

    „Iš užimtumo perspektyvos tai buvo teigiama, bet žmonės, žinoma, nerimauja dėl poveikio aplinkai“, – sakė Kaustinene dirbanti muzikos mokytoja Pilvi Järvelä.

    „Keliber Oy“ nurodo, kad veikla turėtų sukurti apie 300 darbo vietų. Tuo metu perdirbimo gamykloje jau atlikti bandomieji bandymai su vandeniu, o pirmosios produkcijos pakuotės, jei planai nesikeis, galėtų būti paruoštos metų pabaigoje.

    Suomijos projektas išsiskiria ir logistika: visa grandinė sutelkiama palyginti mažoje teritorijoje – apie 43 kilometrų spinduliu. Nors ličio išteklių turi ir tokios šalys kaip Portugalija ar Čekija, Suomija pirmoji Europoje praktiškai sujungė gavybą ir rafinavimą į vieną veikiančią sistemą.