Исследователи изучили проблемы при извлечении лития из геотермального рассола

Спрос на литий в мире стремительно растёт, поскольку этот металл является важной составляющей литий-ионных аккумуляторов, используемых в самых разных сферах для хранения энергии. В связи с этим, исследователи из национальной лаборатории Министерства энергетики США в Беркли обратили внимание на прежние и современные технологии добычи полезных ископаемых из геотермальных рассолов. Дело в том, что на геотермальном поле под озером Salton Sea в Калифорнии (США) содержится большое количество лития. Однако добыть его не так просто. Поэтому ученые занялись изучением всех проблем по извлечению лития из геотермального рассола.

Как говорит ведущий автор исследования – Уилл Стрингфеллоу (Will Stringfellow), американская индустрия электромобилей сильно зависит от лития, который добывается и перерабатывается за рубежом. Хотя потенциально на территории страны есть немало ресурсов лития, который можно было бы добывать при разработке определённых технологий. Причём, по его мнению, нужно научиться делать это экологически чистым способом.

Учёные говорят, что добыча лития из геотермальных рассолов будет особенно сложной задачей. Когда горячий рассол выходит на поверхность, он содержит, помимо лития, богатую смесь растворённых минералов. Температура раствора превышает 100 градусов по Цельсию. Кроме этого, он очень солёный (25% вес.). В составе рассола много солей натрия, кальция, магния. Присутствует также кремний и железо. Все эти элементы потенциально могут помешать экстракции лития.

Как сказал Стрингфеллоу, министерство энергетики США (DOE) интересуется направлением геотермальной энергии и цепочкой поставок лития. Поэтому их исследовательской группе было поручено провести независимый анализ технологий добычи полезных ископаемых в контексте производства геотермальной энергии. Подобные обзоры отдельных фундаментальных процессов были и ранее, но их работа представляет первый всеобъемлющий обзор, в котором рассматривается более прикладная сторона процесса.

Соавтор исследования – руководитель программы геотермальных систем Berkeley Lab Патрик Добсон (Patrick Dobson) отметил, что их группа изучила опубликованную литературу, правительственные и промышленные отчёты, а также провела тщательный обзор патентов, которые подавались на технологию извлечению лития.

Наиболее технологичным способом извлечения, на их взгляд, является адсорбция лития неорганическими сорбентами. Неорганические молекулярно-ситовые ионообменные сорбенты применяются для извлечения лития из рассолов. В приведённом обзоре авторы рассматривают прежние и нынешние примеры использования этой технологии. Учёные также установили, что в настоящее время разрабатываются и другие весьма перспективные технологии по извлечению лития из рассолов.

Стрингфеллоу и Добсон являются членами Центра исследований и инноваций литиевых ресурсов (LiRRIC), который был создан в лаборатории Беркли для развития науки и технологий по устойчивому извлечению, очистке лития и синтеза материалов для аккумуляторов.

Относительно новые технологии, которые разрабатывались в этом направлении, были сосредоточены на способах определения химического состава горячего рассола в режиме реального времени без необходимости его охлаждения. Это позволяет лучше контролировать процесс и повысить эффективность извлечения лития.

Исследовательская группа также ведёт совместную работу над технико-экономическим анализом с двумя компаниями, которые работают в Salton Sea. Это Berkshire Hathaway Energy и Controlled Thermal Resources. Эта работа необходима для того, чтобы оценить, будет ли технология извлечения лития из рассола конкурентоспособной по стоимости с другими видами производства лития. Усилия в данном направлении поддерживаются Комиссией по энергетике Калифорнии и Управлением перспективного производства в министерстве энергетики США.

Директор LiRRIC – Майк Уиттакер (Mike Whittaker) отметил, что лаборатория Беркли была пионером в технологиях получения литиевых аккумуляторов. И сейчас она продолжает двигать вперёд инновации в сфере литий-ионных аккумуляторных батарей. В частности, это касается получения ресурсов для них. Сообщается, что проведённая работа была поддержана Управлением геотермальных технологий Министерства энергетики США.