Thu hồi lithium từ nước muối

Nằm khoảng 321 km về phía Đông của Los Angeles là biển hồ Salton, hồ lớn nhất của California theo diện tích. Nó đã từng là một điểm vui chơi giải trí và là nơi năng suất đánh bắt cá cao, nhưng trong những thập kỷ gần đây, hồ Salton đã bắt đầu khô cạn. Giờ đây, khu vực này đã trở nên nổi tiếng với nguồn tài nguyên khoáng sản quý giá - litithium.

Cho đến một thập kỷ trước, lithium chủ yếu được sử dụng để sản xuất thủy tinh và gốm sứ. Nhưng bây giờ, khoảng 70% lithium được sử dụng cho việc sản xuất pin. Và, khi mà thị trường xe điện tiếp tục bùng nổ thì nhu cầu lithium toàn cầu theo đó cũng tăng theo..

Năm ngoái, Tổng thống Hoa Kỳ Joe Biden đã ký một lệnh hành pháp yêu cầu một nửa số ô tô mới được bán tại Hoa Kỳ vào năm 2030 phải là xe điện không phát thải (EV). Đây được coi là một bước đi táo bạo nhằm giảm lượng khí thải carbon, nhưng các nhà phê bình chỉ ra rằng, Mỹ chưa sẵn sàng để sản xuất xe điện ở mức đó. Một yếu tố hạn chế việc này là nguồn lithium trong nước hạn chế.

Tương tự, Nghị viện châu Âu cũng đã thông qua yêu cầu bắt buộc rằng tất cả doanh số bán ô tô mới trong EU vào năm 2035 phải là xe EV. Và để làm được điều này, châu Âu cũng phải nhập khẩu nhiều lithium đê đáp ứng nhu cầu của mình.

Tiếp cận với nguồn cung cấp lithium ổn định là yếu tố then chốt cho quá trình chuyển đổi của Mỹ lẫn châu Âu, và đó là lý do tại sao nguồn tài nguyên khoáng sản của hồ Salton đột nhiên được chú ý.

Khi nước trên các rìa của biển hồ Salton rút đi nó sẽ để lại các vũng nước muối giàu lithium trên mặt đất. Và nguyên nhân khiến biển hồ Salton "chết" dần một phần là do tình trạng hạn hán trở nên tồi tệ hơn do tình trạng biến đổi khí hậu.

Michael McKibben, một nhà địa hóa học và giáo sư nghiên cứu tại Đại học California Riverside, dẫn đầu một nghiên cứu phân tích các nguồn lithium trong khu vự cho biết ông đã thực hiện cả một cách tiếp cận thận trọng và khác quan để ước tính lượng lithium có trong nước của biển hồ Salton.

"Nó ở đâu đó từ 1 đến 6 triệu tấn lithium hòa tan trong nước muối. Hoặc một lượng lithium cacbonat tương đương từ 5 đến 32 triệu tấn", ông nói.

Theo McKibben, điều đó khiến khu vực này trở thành một trong những mỏ nước muối có chứa lithium hàng đầu trên thế giới.

Hiện có ba công ty đang chạy đua để khai thác nguồn lithium khổng lồ này. Nếu các dự án của họ thành công, họ sẽ thiết lập một phương pháp khai thác lithium mà không bị các tác động tiêu cực của việc khai thác lithium thông thường.

Ba công ty tham gia vào dự án này là Công ty Khoáng sản Nguồn năng lượng, Công ty Năng lượng Berkshire Hathaway (BHE) và Công ty Tài nguyên nhiệt có kiểm soát (CTR). Nguồn khoáng sản này dường như phù hợp với mục tiêu mà những công ty này đặt ra, đó là sản xuất pin lilitium thương mại vào năm 2024.

Berkshire Hathaway Energy đã đặt mục tiêu năm 2026 là bắt đầu sản xuất được nguồn pin thương mại và đã nhận được sự hỗ trợ đầu tư từ General Motors.

Vừ có lititium vừa bảo vệ môi trường?

Điều khiến các dự án này khác biệt với việc khai thác lithium thông thường là sự kết nối của chúng với các nhà máy địa nhiệt và hiện có 11 nhà máy dạng này đã được xây dựng trong khu vực. Các nhà máy địa nhiệt sẽ bơm nước muối nóng lên từ lòng đất và sử dụng hơi nước để tạo ra điện trước khi bơm nước muối trở lại lòng đất. Bây giờ họ sẽ thêm một bước nữa - loại bỏ lithium khỏi nước muối trước khi trả ngồn nước này lại lòng đất.

"Điều quan trọng là không nên gọi nó là khai thác", McKibben cho biết và nói thêm rằng ông thích thuật ngữ "thu hồi lithium" hơn, bởi vì so với khai thác lithium thông thường, quá trình này có tác động môi trường ở mức thấp nhất.

Thông thường, lithium được chiết xuất dưới dạng đá cứng, hoặc từ muối thu được bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời.

Khai thác đá cứng chứa lithium sẽ phải đào những chiếc hố lớn, lộ thiên để lấy ra những loại đá như spodumene, sau đó chúng cần được nung nóng và hòa tan trong axit. Đó là một quá trình sử dụng nhiều nhiên liệu hóa thạch và có tác động đến môi trường tự nhiên. Phần lớn các mỏ đá cứng này nằm ở Australia, và ở mức độ thấp hơn là Trung Quốc và châu Phi.

Trong khi đó, khai thác lithium bằng cách sử hồ sử dụng năng lượng mặt trời (hồ salar) sẽ bắt đầu bằng việc bơm nước muối vào các hồ cạn. Sau khi nước bay hơi, các muối khoáng giàu lithium vẫn còn. Khuyết điểm của cách hồ salar, còn được gọi là ao bốc hơi muối, là nó chiếm hàng nghìn km vuông đất và làm cạn kiệt nguồn nước ngầm, đặc biệt là ở các vùng sa mạc, nơi dân cư địa phương sống phụ thuộc vào nguồn nước. Phương pháp này phổ biến nhất ở Argentina, Chile và Bolivia.

So với các hồ salar hoặc các mỏ khai thác đá cứng, một nhà máy địa nhiệt có diện tích tương đối nhỏ, vì vậy các dự án thu hồi lithium trực tiếp sẽ sử dụng ít đất hơn nhiều. Quá trình này tránh được cả việc phá hủy và tạo ra chất thải như cách khai thác đá cứng. Nó có ảnh hưởng nhỏ hơn nhiều đến nguồn nước ngầm so với khai thác bằng hồ sala, vì nước muối được bơm lại vào lòng đất sau khi sử dụng.

Ngoài việc sản xuất lithium, các công ty trên còn có kế hoạch xây dựng các nhà máy sản xuất pin gần đó, điều này có thể thay đổi chuỗi cung ứng pin EV trên quy mô toàn cầu.

Ngày nay, phần lớn lithium được chuyển đến Trung Quốc để tinh chế. Lithium tinh chế sau đó được chuyển đến Nhật Bản để sản xuất catốt, và catốt được chuyển đến Mỹ để sản xuất pin.

Bằng cách sản xuất pin tại chỗ, lượng khí thải carbon do vận chuyển lithium đi khắp thế giới được cắt giảm. Ngoài ra, Mỹ có được lợi thế chiến lược khi kiểm soát một phần chuỗi cung ứng lithium, vốn có thể có tầm quan trọng sống còn nếu xung đột giữa Trung Quốc và Mỹ dẫn đến các lệnh trừng phạt.

Những người ủng hộ dự án nói rằng các nhà máy sản xuất pin sẽ tạo ra hàng nghìn việc làm ở một nơi hiện có tỷ lệ thất nghiệp cao gấp ba lần mức trung bình của Mỹ. Ngoài ra, các dự án này sẽ mang lại thu nhập đáng kể cho bang California, do thuế sản xuất lithium được phê duyệt gần đây.