Lit z wód geotermalnych nadzieją dla branży magazynów energii

Lit jest szeroko stosowany do magazynowania energii, a same akumulatory litowo-jonowe stanowią około 70% jego światowego zużycia. Ponadto często wykorzystuje się go do produkcji ceramiki, szkła i smarów. Zapotrzebowanie na lit wzrosło z 37 tys. ton w 2016 roku do 52 tys. ton w 2018. Przewiduje się, że do 2028 roku zużycie litu przekroczy 380 tys. ton ze względu na zwiększone zapotrzebowanie na akumulatory litowo-jonowe do celów elektromobilności.

Magazyny energii są oparte w większości na ogniwach wykorzystujących lit. I tutaj geotermia ma duże pole do popisu. Mianowicie z tego powodu, że w wodach geotermalnych, niestety nie w Polsce, ale w Europie i na świecie, w szczególności w Ameryce Południowej w wodach geotermalnych występuje pierwiastek lit

komentował podczas Trendów Energetycznych Marek Hajto, wiceprezes Polskiego Stowarzyszenia Geotermalnego.

Jak pozyskuje się lit?

Aktualnie eksploatuje się pierwotne zasoby litu, które znajdują się w skałach twardych, takich jak granity, aplity i pegmatyty oraz w solankach basenów zamkniętych (salary). Udział produkcji z tych dwóch źródeł to odpowiednio 26% i 57%. Całkowite światowe zasoby tego metalu szacuje się na 86 mln ton. Według ekspertów dostępne zasoby są znacznie wyższe niż przewidywane zapotrzebowanie na następną dekadę.

Jednak istnieje ryzyko, że mogą wystąpić chwilowe napięcia związane z lokalnymi trudnościami w eksploatacji. Nakręca to spiralę niepokoju, rosną także obawy dotyczące środowiska. Często wskazuje się, że eksploatacja salar powoduje duże zużycie wody na obszarach, gdzie tej wody nie ma, wydobycie skał wiąże się z emisją CO2 - dlatego poszukuje się alternatywnych źródeł litu, a jednym z nich mogą być wody geotermalne.

Bezpośrednia ekstrakcja litu w Kornwalii

Na początku trochę historii. Lit został po raz pierwszy odkryty w gorących źródłach w głębokich kopalniach Kornwalii w 1864 roku przez profesora Millera z King's College w Londynie. Aktualnie w tym regionie działa firma Cornish Lithium, która zajmuje się pozyskiwaniem litu z wody geotermalnej. Na ich oficjalnej stronie możemy znaleźć informacje nt. bezpośredniej ekstrakcji litu z gorącej wody.

Ostatnie postępy w technologii ekstrakcji umożliwiają ekonomicznie opłacalną ekstrakcję litu bezpośrednio z płynów, w stężeniach historycznie występujących w gorących źródłach Kornwalii

podaje Cornish Lithium

• Zobacz również: Polski potencjał biogazowy to 8 mld m3! Czy pierwsza ekologiczna biometanownia pomoże go wykorzystać?

Jak pozyskiwać lit z wód geotermalnych?

Inne firmy także pracują nad techniką odzysku litu, jednak aktualnie jest ona zbyt istotna dla transformacji energetycznej, aby specjalnie chciały się dzielić swoim dorobkiem. Nie można winić przedsiębiorstw, że chcą zarabiać - pytanie tylko, czy zdążymy opanować te rozwiązania zanim litu nam braknie. Wysiłki zmierzające do zabezpieczenia litu stały się ważnym polem konkurencyjnym dla narodów walczących o zapewnienie dostaw dla swojego przemysłu samochodowego, na przykład w Europie i Stanach Zjednoczonych

Aktualnie istnieje około kilkadziesiąt różnych wariantów technologii odzysku litu z wód termalnych. Zasadniczo wykorzystuje techniki takie jak nanofiltracja lub żywice jonowymienne, działając jak sito chemiczne do selektywnego zbierania tylko chlorku litu. Chlorek litu jest następnie odzyskiwany z sita, oczyszczany i zatężany w celu wytworzenia wodorotlenku litu, który później jest używany do produkcji akumulatorów.

Technologie te często opierają się na selektywnych membranach lub absorpcji jonów, aby umożliwić selektywne usuwanie z wód tylko związków litu

zaznacza Cornish Lithium

Istnieją jednak różne metody ekstrakcji litu z solanki, np. rozpuszczalnikami przeznaczonymi do zbierania jonów litu, inne wykorzystują membrany. Jaka technologia lub technologie staną się przełomem zarówno w branży geotermicznej, jak i akumulatorowej? Zobaczymy.

Złoża geotermalne bogate w lit

Gdzie więc można znaleźć te wysoko cenione wody geotermalne? Przede wszystkim jest to Dolina Górnego Renu wzdłuż granicy niemiecko-francuskiej, Salton Sea w Kalifornii i oczywiście Kornwalia. Miejsca te określane są jako obszary o najwyższej zawartości litu w wodach geotermalnych, a przez to najbardziej atrakcyjne. Niestety, jeśli chodzi o warunki polskie, to nie mamy póki co przesłanek, aby nasze wody geotermalne były perspektywiczne pod tym kątem.

Strategia Unii Europejskiej zakłada, że do 2030 roku około 25% litu wykorzystywanego w przemyśle w Europie do produkcji magazynów energii będzie pochodziło z wód geotermalnych. Zasoby tego pierwiastka w Europie skoncentrowane są w rejonie Doliny Górnego Renu w Niemczech oraz w Północnej Alzacji we Francji. To są główne miejsca eksploatacji litu z wód geotermalnych

podkreśla Marek Hajto, podczas debaty w trakcie trwania Trendów Energetycznych

Mnogość korzyści płynących z energii geotermalnej może być czynnikiem konkurencyjności europejskiej gospodarki, gdzie jeden zasób odnawialny może zapewnić bezpieczeństwo dostaw dla dekarbonizacji kilku sektorów gospodarki. W przypadku geotermii jest ich szczególnie wiele, np. ciepłownictwo, elektroenergetyka, produkcja przemysłowa, medycyna, balneoterapia, hodowla zwierząt, uprawa roślin i wiele innych. 

Europa posiada rozległe zasoby energii geotermalnej, które mogą zapewniać stałe zaopatrzenie w ogrzewanie, chłodzenie, energię elektryczną, a także drogocenny w transformacji energetycznej lit i inne surowce pozyskiwane w sposób zrównoważony.

Źródło: Cornish Lithium, Nature, GLOBENERGIA, Przegląd Geologiczny, Think Geoenergy, EFG, EGEC.

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Nova Energia, AGH.
Michał Jakubiec