Geothermische energie kan de manier waarop lithium wordt gewonnen transformeren

Het zuidwesten van Engeland is beroemd om zijn dramatische kustlijn, groene landschap en verse zeevruchten. Als alles volgens plan verloopt, kan er de komende jaren nog een nieuwe pijler aan de boeg van de regio worden toegevoegd: de winning van lithium.

In het graafschap Cornwall worden pogingen ondernomen om de natuurlijke hulpbronnen van het gebied aan te boren en een industrie op te zetten die op een dag zowel hernieuwbare energie zou kunnen produceren als een lokale lithiumbron zou kunnen aanleggen.

Naast het gebruik ervan in mobiele telefoons, computers, tablets en tal van andere gadgets die synoniem zijn met het moderne leven, is lithium cruciaal voor elektrische voertuigen en batterijopslag, twee technologieën die een grote rol kunnen spelen in de verschuiving van de planeet naar een toekomst met lage en nulemissie. .

Voorbeelden van hoe deze opkomende sector de komende jaren vooruitgang zou kunnen boeken, zijn onder meer Geothermal Engineering Ltd, een bedrijf gevestigd in de buurt van de stad Redruth in Cornwall, gespecialiseerd in de ontwikkeling en exploitatie van geothermische projecten.

Naast de geplande activiteiten op het gebied van hernieuwbare energie werkt GEL ook aan een proefproject rond de winning van lithium uit geothermisch water. Het is een samenwerking met een ander bedrijf, Cornish Lithium, via een joint venture genaamd GeoCubed.

“Het doel is om aan te tonen dat lithiumhydroxide, een belangrijk onderdeel van lithium-ionbatterijen die in elektrische voertuigen worden gebruikt, in Cornwall kan worden geproduceerd uit natuurlijk voorkomend geothermisch water met een netto nul-koolstofvoetafdruk”, zegt GEL.

Het project in Cornwall richt zich op directe lithiumextractie, oftewel DLE. Volgens het National Renewable Energy Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie kunnen de technologieën achter DLE “grofweg in drie hoofdcategorieën worden gegroepeerd: adsorptie met behulp van poreuze materialen die lithiumbinding mogelijk maken, ionenuitwisseling en oplosmiddelextractie.”

Hoewel er opwinding bestaat over het potentieel ervan, waarschuwt de NREL dat het “een uitdagende taak blijft” om de bovengenoemde methoden op te schalen naar wat zij “volledige productiecapaciteit” noemt.

“Het ontwikkelen van een vast materiaal dat alleen met lithium bindt, is bijvoorbeeld een enorme uitdaging in geothermisch pekelwater dat veel mineralen en metalen bevat”, zegt het.

Projecten zoals die in Cornwall komen in een tijd waarin de zorgen rond duurzaamheid en ESG toenemen. De veiligheid van de mondiale toeleveringsketens is een ander probleem, vooral omdat de overgrote meerderheid van de lithiumproductie momenteel wordt gedomineerd door landen als Chili, China, Australië en Argentinië.

Tegen deze achtergrond zou het commercialiseren van minder intensieve, meer lokale en gemakkelijk toegankelijke manieren om lithium te verkrijgen in de toekomst enorm belangrijk kunnen zijn.

Grote economieën en autofabrikanten stellen ook plannen op om het aantal elektrische voertuigen op onze wegen te vergroten. Tegelijkertijd vertoont de drang om de capaciteit voor hernieuwbare energie uit te breiden geen tekenen van verbetering.

Julia Poliscanova is senior directeur e-mobiliteit bij Transport & Environment, een campagnegroep met hoofdkantoor in Brussel. In een gesprek met CNBC beschreef ze lithium als “onvervangbaar voor al onze groene transities.”

Als het gaat om de duurzame inkoop van lithium en andere materialen, zei Poliscanova dat “het op de middellange tot lange termijn duidelijk is dat het overgrote deel ervan afkomstig moet zijn van circulaire bedrijfsmodellen, met name recycling.”

Ze merkte op dat er de komende decennia ‘werkelijk een enorme groei en vraag’ zou zijn. Dit zou op korte tot middellange termijn nieuwe extractietechnieken vereisen.

Poliscanova gaat verder op haar punt en zei dat het merendeel van het lithium dat in 2030 in gebruik zal zijn, nog niet is gewonnen.

“Dat is waar geothermisch lithium een ​​rol speelt,” zei ze, “omdat het nieuwe lithium, de nieuwe hulpbronnen die we … nodig hebben, duurzaam gewonnen moet worden en de laagste impact moet hebben op het milieu en onze gemeenschappen.”

De proeffabriek van GeoCubed ter waarde van £ 4 miljoen ($ 5.46 miljoen) zal zich richten op een reeks directe lithiumextractietechnologieën. Het algemene doel is om uiteindelijk een commerciële fabriek te ontwikkelen bij GEL's United Downs Deep Geothermal Power Project.

In een interview met CNBC schetste Ryan Law, de oprichter en directeur van GEL, de kans waar zijn bedrijf van wilde profiteren. Onder het oppervlak herbergt Cornwall veel granietgesteente dat op zijn beurt een hoog lithiumgehalte heeft, legt Law uit.

“De combinatie van het granieten gesteente dat rijk is aan lithium en heet water – heet water kan meer lithium absorberen – betekent dat het water dat we bij United Downs naar de oppervlakte brengen om onze energiecentrale aan te drijven een zeer hoog lithiumgehalte heeft,” zei hij. .

“De volgende stap is: hoe krijgen we het eruit?” De wet zei verder. “En daar hebben we samen met een aantal partners naar gekeken.”

Veranderende tijden

GEL is een van de vele bedrijven die faciliteiten willen ontwikkelen die gericht zijn op directe lithiumextractie. Naast GeoCubed werkt Cornish Lithium ook aan een aantal andere projecten.

Elders, in april 2021, zei het in Australië genoteerde Vulcan Energy Resources dat zijn proeffabriek voor directe lithiumextractie, gelegen in de Duitse Boven-Rijnvallei, in bedrijf was genomen.

In november maakte een bedrijf genaamd Controlled Thermal Resources in de VS bekend dat zijn boorprogramma in het Hell's Kitchen Lithium and Power-project in Californië was begonnen.

Destijds zei CEO Rod Colwell dat het bedrijf “op schema lag om eind 50 de eerste 2023 MW aan duurzame basislastenergie te leveren, en naar schatting 20,000 ton lithiumhydroxide in 2024.”

Het Hell's Kitchen-project trekt de aandacht van enkele grote spelers. Afgelopen zomer zei General Motors dat het “ermee had ingestemd een strategische investering en commerciële samenwerking aan te gaan met Controlled Thermal Resources om lokaal en goedkoop lithium veilig te stellen.”

“Als eerste investeerder zal GM de eerste rechten hebben op lithium dat geproduceerd wordt in de eerste fase van het Hell's Kitchen-project, inclusief een optie voor een meerjarige relatie”, voegde de autofabrikant er later aan toe.

De bovenstaande ontwikkelingen bevinden zich in verschillende stadia van vooruitgang, maar als ze op grote schaal kunnen produceren, zou dit kunnen leiden tot een grote verandering in de manier waarop lithium wordt geoogst.

Volgens de NREL is het grootste deel van het lithium afkomstig van ‘dagbouwmijnen of lithiumhoudend zout water onder zoutvlakten’.

In dit laatste wordt beschreven dat zout water dat lithium bevat, ‘in grote bassins wordt gepompt waar het onder de zon verdampt’.

De milieueffecten van dergelijke processen kunnen aanzienlijk zijn. De NREL zegt dat zowel dagbouw als de zoutvlaktemethode “kunnen leiden tot landvernietiging, potentiële verontreiniging en een hoog waterverbruik, met name in gebieden die al lijden onder droogte en woestijnvorming.” Het voegt eraan toe dat ze ook een aanzienlijke hoeveelheid ruimte in beslag nemen.

DLE maakt daarentegen een “duurzamere lithiumvoorziening mogelijk, inclusief het gebruik van geothermische energie als hernieuwbare energiebron voor de productie.”

Poliscanova van Transport & Environment benadrukte verder het belang van geothermisch lithium als aanvulling op de inspanningen op het gebied van recycling en ideeën over een circulaire economie. Recycling, zo zei ze later, zou de ‘prioriteit nummer één’ moeten zijn.

Recycling lijkt inderdaad een sleutelrol te gaan spelen in de toekomst, vooral in de EV-sector. Tesla van Elon Musk zegt bijvoorbeeld dat al zijn afgedankte lithium-ionbatterijen worden gerecycled.

En in november zei het Zweedse batterijbedrijf Northvolt dat het zijn eerste batterijcel had geproduceerd met wat het omschreef als “100% gerecycled nikkel, mangaan en kobalt.”

Terug in Cornwall gaat het GeoCubed-project verder. Eerder deze maand zei het dat het een bedrijf met de naam Ross-shire Engineering had gekozen om zijn proeffabriek te voorzien van ondersteuning op het gebied van engineering, inkoop, constructie en inbedrijfstelling, oftewel EPCC.

De verklaring verwees ook naar een test met een elektrische dompelpomp die GEL in augustus 2021 uitvoerde, wat resulteerde in de verzameling van “een bulkmonster van geothermisch water.”

GeoCubed zei dat de niveaus van lithiumconcentraties in het monster “bemoedigend” waren, en voegde eraan toe dat “andere belangrijke bijproducten zoals cesium, rubidium en kalium verhoogde niveaus bleken te hebben.”

Als alles volgens plan verloopt, zal de pilotfaciliteit eind maart van dit jaar in gebruik worden genomen.