So sieht lithiumhaltiges Erz aus.
Lithium ist eines der kritischen Elemente für unsere gesamte Zivilisation. Wenn wir über Lithium sprechen, fallen uns natürlich Li-Ionen-Batterien ein. In der Tat geht der Löwenanteil des abgebauten Lithiums an die Bedürfnisse der Batteriehersteller. Es wird jedoch auch in anderen Bereichen eingesetzt.
Beispielsweise wird in der Metallurgie, sowohl Eisen als auch Nichteisen, das Metall verwendet, um die Duktilität und Festigkeit von Legierungen zu desoxidieren und zu erhöhen. Es wird auch zur Herstellung von Glas verwendet, das teilweise ultraviolettes Licht durchlässt, und es wird in Keramik verwendet. Und das ist, wenn nicht über Atomkraft und Kerntechnik gesprochen wird - es wird verwendet, um Tritium zu erhalten. Kurz gesagt, Lithium wird buchstäblich aufgeschnappt. Lassen Sie uns unter dem Strich über Batterien, Tesla, Methoden zur Herstellung von Lithium und dessen Mangel sprechen.
Aber die Hauptsache sind natürlich die Batterien
Ja, jetzt wird der größte Teil des weltweit abgebauten Lithiums für die Herstellung von Lithiumbatterien verwendet. Es wird geschätzt, dass für die Herstellung einer Batterie für das Tesla Model S 63 kg dieses Metalls mit einer Reinheit von 99,5% erforderlich sind.
Lassen Sie uns nun darüber nachdenken, was passieren wird, wenn alle, absolut alle Autos plötzlich mit Lithiumbatterien elektrisch werden. Laut Daten für 2016 gab es weltweit 1,3 Milliarden Autos. Jetzt wahrscheinlich noch mehr, aber okay, lassen Sie uns diese Daten vor vier Jahren verwenden.
Obwohl nicht alle neu geprägten Elektroautos die gleiche Kapazität wie Tesla haben, werden wir das für die Produktion benötigte Lithiumgewicht um ein Drittel reduzieren. Es stellt sich heraus, dass eine solche Batterie 44,1 kg des reinsten Lithiums benötigt. Unsere 1,3 Milliarden Autos benötigen 57,33 Milliarden kg Lithium. Nicht schlecht, es sind 57,33 Millionen Tonnen Lithium und nur für die Bedürfnisse der Automobilindustrie.
Bis 2023 wird die Massenproduktion von Elektrofahrzeugen bei Mercedes, BMW, Toyota, Ford, Audi, Porsche, Volvo, Huyndai und Honda beginnen. Experten zufolge werden diese Unternehmen jährlich etwa 15 Millionen Elektroautos produzieren, für die etwa 100.000 Tonnen Lithium pro Jahr benötigt werden.
Aber nicht nur mit Elektrofahrzeugen. Wir haben Milliarden von Kopien verschiedener Geräte mit Batterien im Einsatz - Smartphones, Laptops, Tablets usw. Sie sind zwar klein, aber sie brauchen auch viel Lithium. Viel weniger als bei Batterien für Elektrofahrzeuge - die Herstellung von Batterien für mobile Geräte macht einige Prozent der weltweiten Lithiumproduktion aus. Im Jahr 2017 verwendete Apple nur 0,58% der weltweiten Gesamtproduktion dieses Metalls.
Es gibt aber auch andere Batterien. Der gleiche Tesla entwickelt und implementiert riesige Batteriesysteme, die dazu dienen, den Anstieg des Energieverbrauchs in Spitzenzeiten auszugleichen. Eine große Batterie enthält mindestens eine Tonne Lithium. Bisher ist die Produktion solcher Systeme nicht zu groß, aber im Laufe der Zeit kann sich alles ändern.
Im Allgemeinen wird der weltweite Lithiumverbrauch bis 2025 mindestens 200.000 Tonnen dieses Metalls betragen.
Wie wird es erhalten und gelagert?
Lithium ist ein sehr chemisch aktives Metall, daher wird es etwas anders abgebaut als die meisten anderen unedlen Metalle. Es gibt zwei Möglichkeiten, Li zu isolieren.
Die erste besteht aus Pegmatitmineralien, die aus Quarz, Feldspat, Glimmer und anderen Kristallen bestehen. Zuvor war es die Hauptquelle für Lithium in der Welt. In Australien wird es beispielsweise aus Spodumen, Lithiumerz, einem Mineral, das zu Pyroxen gehört, abgebaut.
Der zweite stammt aus Salzwiesen. Es gibt solche in Südamerika und im gleichen Nevada, das oben erwähnt wurde. Mit Lithium gesättigte Sole kann mit einem solarbetriebenen Verdampfer „angereichert“ werden. Nach Erreichen der gewünschten Lithiumhydroxidkonzentration wird es dann durch Zugabe von Natriumcarbonat und Calciumhydroxid ausgefällt. Dieser Prozess ist nicht sehr teuer, dauert aber lange - von 18 bis 24 Monaten. So will Musk es nutzen.
Die zweite Methode hat Probleme: Wenn Lithium auf diese Weise erhalten wird, erhält Lithium Verunreinigungen - Eisen oder Magnesium (Magnesium ist am schwierigsten zu entfernen). Trotzdem gibt es auf Salzland viel Lithium, und dies macht die zweite Methode sehr attraktiv - Sie können immer noch Verunreinigungen entfernen.
Salzwiesen sind übrigens einfach nicht in den Listen der untersuchten Lagerstätten enthalten, da die Extraktion von Lithium durch Verdampfung von Salzlösungen eine neue Methode ist, die bisher nicht angewendet wurde. Es kann also durchaus sein, dass es auf der Erde viel mehr Lithium gibt, als angenommen wird.
In der Salzwüste von Salar de Uyuni im Südwesten Boliviens gibt es viel Lithium. Unter der harten Kruste befindet sich eine flüssige Salzlösung mit einer Lithiumkonzentration von 0,3%.
Es gibt andere Methoden, aber alle sind reine Labormethoden. Zum Beispiel veröffentlichte Habré vor einigen Jahren die Nachricht, dass Lithium mit metallorganischen Gerüstmembranen aus Salzlaken extrahiert werden kann.
Sie kopieren den Filtrationsmechanismus - die Ionenselektivität - biologischer Zellmembranen in lebenden Organismen. Bei dieser Methode wird neben Lithium auch Frischwasser erzeugt, das ebenfalls ein wertvolles Produkt ist. Leider haben Wissenschaftler weder die Kosten noch die Skalierbarkeit dieser Methode hervorgehoben. Und nach zwei Jahren ist nichts mehr über die Kommerzialisierung der Methode zu hören.
Sie können auch Lithium ... aus Lithiumbatterien extrahieren. Das heißt, Batterien zu recyceln, wieder metallisches Lithium und andere Materialien zu erhalten, die zur Herstellung von Batterien erforderlich sind. Bisher wird die Verarbeitung von Batterien jedoch in kleinen Mengen durchgeführt. Dies ist ein ziemlich komplizierter und teurer Prozess, daher ist es unwahrscheinlich, dass wir in naher Zukunft vom Bau großer Batterieverarbeitungsanlagen erfahren. Ja, Wissenschaftler arbeiten daran , aber das alles ist nur Forschung.
Wie viel Lithium gibt es auf der Erde?
Ja, nicht so sehr. Vielmehr wurde relativ wenig erforscht. Im Jahr 2019 wurden die weltweit nachgewiesenen Reserven dieses Metalls auf 17 Millionen Tonnen geschätzt. In Russland - ungefähr 900.000 Tonnen. Wenn wir potenziell "fruchtbare" Ablagerungen nehmen, erhalten wir ungefähr 62 Millionen Tonnen. Vielleicht erforschen Geologen neue Lagerstätten, aber auf jeden Fall gibt es auf der Erde wenig Lithium.
Vor zwei Jahren wurden rund 36.000 Tonnen abgebaut. Gleichzeitig gehen 40% des Metalls an Batterien, 26% an die Herstellung von Keramik und Glas, 13% an die Herstellung von Schmiermitteln, 7% an die Metallurgie, 4% an Klimaanlagen, 3% an Medizin und Polymere.
Die Hauptversorgung mit Lithium erfolgt aus Australien (18,3 Tausend Tonnen pro Jahr), Chile (14,1 Tausend Tonnen pro Jahr) und Argentinien (5,5 Tausend Tonnen pro Jahr). In naher Zukunft planen Lithiumlieferanten, ihre Produktion und Versorgung des Weltmarktes zu steigern.
Tesla, einer der größten Lithiumverbraucher, erhielt übrigens das Recht , das Metall in Nevada, USA, selbständig abzubauen. Elon Musk sagte, sein Unternehmen habe Zugang zu etwa 10.000 Morgen lithiumreichen Tonvorkommen in Nevada erhalten.
Lithium für alle, und niemand beleidigt gehen lassen?
Wir sprechen über die nahe Zukunft, in der viel mehr Lithiumbatterien als jetzt hergestellt werden müssen. Soweit Wissenschaftler wissen, wird dieses Metall in den nächsten Jahren für alle ausreichen.
Im Laufe der Zeit werden Unternehmen Wege finden, um die Lithiummenge in Batterien zu reduzieren. Zu diesem Thema wird bereits geforscht. Höchstwahrscheinlich wird die Gewinnung von Lithium aus Salzlaken auch den Umsatz steigern, so dass das Gesamtmetallvolumen erheblich zunimmt.
Aber was wird in 10-20-30 Jahren passieren? Schwer zu erzählen. Vielleicht wird eine neue Batterietechnologie, die von Wissenschaftlern oder Unternehmen vorgeschlagen wurde, "schießen". Oder vielleicht können Spezialisten das Design der aktuellen Batterien ändern und so die Menge an Lithium, die zur Herstellung einer Batterie benötigt wird, erheblich reduzieren.
Im Allgemeinen gibt es bisher Möglichkeiten, das Problem des Lithiummangels zu lösen, und es gibt viele davon. Erinnern wir uns an dieses Problem in 5 Jahren und diskutieren die Änderungen hier auf Habré. Hoffentlich beginnen bis dahin die "Lithiumkriege" nicht, denn dieses Metall heißt bereits "neues Öl".
