Litium-ioniakkujen tuotanto kasvaa, mutta millä hinnalla?

Ensimmäisessä Tesla Motorsin yleissuunnitelmassaan Elon Musk kirjoitti: ”Tesla Motorsin yleistarkoitus (ja syy, miksi rahoitan yhtiötä) on auttaa vauhdittamaan siirtymistä louhinta- ja polttotaloudesta hiilivetytalouteen ja siirtymistä aurinkosähköiseen talouteen, jonka uskon olevan ensisijainen, mutta ei yksinomainen kestävä ratkaisu.”.”

Hieman yli kymmenen vuotta myöhemmin näyttää siltä, että tämä kestävä ratkaisu on käden ulottuvilla – aurinkoenergian käyttöönotto kukoistaa, ja Tesla johtaa sähköajoneuvojen yleistymistä, jotka voivat ajaa uusiutuvalla energialla tuotetuilla elektroneilla.”

Mutta puhtaan energian kukoistessa sähköajoneuvoyhtiöiden ja akkujen valmistajien ratkaisuilla on ollut paljon enemmän tekemistä kaivostoiminnan kanssa kuin Muskin manifesti antaa ymmärtää. Vaikka sähköautojen ja energiavarastojen räjähdysmäinen yleistyminen antaa maille mahdollisuuden luottaa vähemmän hiiltä kuluttavaan energiaan, keskeisten ainesosien louhinta kustannustehokkaiden litiumioniakkujen valmistamiseksi jättää yleensä jälkeensä ympäristö- ja inhimillisiä tuhoja.

Teollisuuden johtajat ovat päässeet lähemmäs ratkaisua siihen, miten energiaa voidaan varastoida ja miten autoja voidaan pyörittää laajassa mittakaavassa ilman fossiilisia polttoaineita, mutta he ovat vasta alkaneet kamppailemaan puhtaiden energialähteiden toimialan moraalisten vaikutusten parissa. teollisuutta, jota tuetaan teollisuudella, jota tukevat teollisuudessa esiintyvät lapsityövoiman käytön ja ympäristön saastumisen rumasti havaitut tosiasiat.

”Se on varsin mielenkiintoinen tapaus, jossa vihreään teknologiaan siirtymisen hyödyt ovat joissakin tapauksissa suuremmat kuin kaivostuotanto”, sanoo Verisk Analyticsin hyödyketutkimuksen johtaja Stefan Sabo-Walsh.

Lithiumkolmio

Australia ja Etelä-Amerikka, erityisesti Argentiinan, Chilen ja Bolivian muodostama ”litiumkolmio”, hallitsevat tällä hetkellä 80-90 prosenttia litiumin tuotannosta Wood Mackenzien metalli- ja kaivoskonsultointiryhmän johtavan konsultin James Whitesiden mukaan.

Etelä-Amerikan tuotanto perustuu syvältä maan sisältä nostettuihin suolavesiin. Suolainen vesi levitetään suolavesipaikoissa laajoille pinnoille muutaman metrin syvyyteen ja jätetään haihtumaan kuukausiksi. Kun litiumia siirretään lammesta toiseen, sen pitoisuus kasvaa hitaasti, kunnes se voidaan erottaa muusta suolavedestä. Raaka litium jalostetaan sitten litiumkloridiksi, jota käytetään esimerkiksi akuissa. Australiassa raakatuottajat keskittyvät energiaintensiivisempään ja kalliimpaan kovien kivien louhintaan, jossa litium murskataan kivistä.

Vuonna 2016 litiumin tuotanto kasvoi 16 prosenttia edellisvuodesta. Australia tuotti siitä suurimman osan, 14 300 tonnia, josta suuri osa lähetetään Kiinaan jalostettavaksi.

Ns. ”valkoisen kullan ryntäys” on mahdollistanut sen, että akkutuottajat ovat voineet kasvattaa tuotantoaan ja pitää suunnitelmat gigatehtaista käynnissä. Sen tulokset eivät kuitenkaan ole olleet yhtä myönteisiä alkuperäiskansoille, kuten Atacama-yhteisölle Etelä-Amerikassa, mikä on saanut aikaan mielenosoituksia, joissa on käsinkirjoitettuja kylttejä, joissa lukee ”Emme syö akkuja”, kuten The Washington Post raportoi.

Lithium-kolmion alkuperäiskansat ovat huolissaan siitä, että litiumin tuottamiseen tarvittava suuri vesimäärä – jopa puoli miljoonaa gallonaa tonnia kohden – voi leikata jo ennestään rajalliset vesivarannot kuivilla ja kuivuuden runtelemilla kuivilla seuduilla, joilla suolaveden varastointipaikat sijaitsevat. Nämä huolenaiheet ovat saaneet aikaan mielenosoituksia suuryritysten harjoittamaa luonnonvarojen hyödyntämistä vastaan. Vuonna 2012 33 alkuperäisyhteisöä vei litiumin hyödyntämistä koskevat kuulemispyynnöt Argentiinan korkeimpaan oikeuteen.

”Ei voi tietää, millaista vahinkoa voi aiheutua”

Helle Abelvik-Lawson, Essexin yliopiston tohtoriopiskelija ja tutkija, joka keskittyy litiumkaivostoiminnan vaikutuksiin Boliviassa ja Argentiinassa, sanoi, että monet – mutta eivät kaikki – yhteisöt opettelevat elämään kaivosyhtiöiden mukanaan tuoman toiminnan ja kehityksen kanssa, koska ne tuovat myös työpaikkoja. ”Tärkeintä on, että yhteisöt haluavat olla mukana, jos niihin tulee tällainen massiivinen teollisuus”, hän sanoi.

Mutta hänen mukaansa on myös yhteisöjä, jotka vastustavat sitä jyrkästi.”

Abelvik-Lawsonin mukaan pienimuotoisen litiumkaivostoiminnan tämänhetkiset vaikutukset ovat suhteellisen vähäisiä. Mutta kysynnän noustessa räjähdysmäisesti, se, miten yritykset kasvattavat tuotantoa, voi muuttaa tämän. ”On olemassa huolenaiheita”, hän sanoi. ”Heti kun jokin todella laajenee, ei tiedetä, millaisia laajamittaisia vahinkoja voi aiheutua.”

Brinointipaikat kuluttavat yleensä vähän energiaa, koska aurinko prosessoi litiumia altaista. Whiteside sanoi kuitenkin, että viimeaikainen kysynnän nousu on viimeisten kolmen tai kuuden kuukauden aikana vauhdittanut käytäntöä, jossa malmia ”kuljetetaan suoraan” kalliokaivosalueilta Kiinaan. Prosessin nopeuttamiseksi raaka-ainetta lähetetään enemmän ennen sen rikastamista.

”Tämä tarkoittaa, että energiankulutus kuljetukseen on paljon suurempi – noin kolme kertaa suurempi”, Whiteside sanoi. ”Se ei ole kustannuskilpailukykyistä pitkällä aikavälillä, mutta tällä hetkellä, kun hinnat ovat nykyisellään, tällaista tuotantoa kannustetaan.”

Lithiumpohjaiset akut vaativat myös raaka-aineita, kuten kobolttia, nikkeliä ja grafiittia, jotka monimutkaistavat toimitusketjua entisestään. Koboltin louhintaan liittyvät työelämän epäoikeudenmukaisuudet on dokumentoitu hyvin. Yli 20 prosenttia maailman suurimman tuottajan Kongon demokraattisen tasavallan viennistä tulee sääntelemättömistä käsikaivoksista, joissa työskentelee usein lapsia. Nikkelin ja grafiitin kaltaisten raaka-aineiden osalta tuottajamaat kamppailevat veden saastumisen ja metsien hävittämisen kanssa.

Lithiumakkujen skaalaus ja massatuotanto on monimutkaista, mutta niiden tuotantoon liittyvät ihmisoikeus- ja ympäristöongelmat tekevät siitä vielä monimutkaisempaa tuottajille ja loppukäyttäjille. Raaka-aine on peräisin kaivoksista eri puolilta maailmaa, eikä sen alkuperän tunnistaminen ole aina helppoa. Yritysten, jotka kaupittelevat eettisesti merkittyjä cleantech-tuotteita, kuten sähköautoja ja aurinkopaneeleita, on etsittävä parempia valintoja, kun akkujen käyttö jatkaa räjähdysmäistä kasvuaan – tai on vaarassa joutua kohtaamaan vastaiskuja.

Akkujen boomi

Bloomberg New Energy Finance -lehden mukaan maailmanlaajuinen akkujen valmistuskapasiteetti kaksinkertaistuu vuoteen 2021 mennessä ja on nyt yli 278 gigawattituntia vuodessa. Litiumioniakkujen odotetaan myös halpenevan 43 prosenttia samaan vuoteen mennessä.

Vaihtoehtoisten akkujen valmistajat ovat viime vuosina yrittäneet panna litiummalleille hanttiin, mutta taistelu on ollut tappiollista, osittain teknologian yksinkertaisuuden ja joustavuuden vuoksi. Litiumpohjaisten akkujen järkyttävän alhaiset hinnat ovat tärkein tekijä, joka johtaa teknologian valta-asemaan tulevaisuudessa – niin kauan kuin tuottajat pystyvät tuottamaan litiumia.

Litiumin varantojen ja tuotannon suhde (uusiutumattoman luonnonvaran jäljellä oleva määrä ajassa ilmaistuna) on satoja, kun se useimpien louhittavien hyödykkeiden kohdalla on kymmeniä”, Whitehouse sanoi. ”Siellä on paljon resursseja.”

”Seuraavan tulevan vuosikymmenen aikana litiumia riittää varmasti…”, hän lisäsi. ”Kysymys on siitä, kuinka kauan kestää, että nämä lähteet saadaan käyttöön.”

Huoli ei johdu tunnetuista varannoista, joita on paljon. Whiteside, joka työskentelee Wood Mackenzien litiummarkkinoita koskevan tutkimuksen parissa, kuvaa litiumin kysynnän ja tarjonnan käyrän noudattavan perinteistä polkua. Vaikka akkujen hinnat ovat saavuttamassa uudet pohjalukemat, hinnat nousevat (tällä hetkellä noin 12 000 dollaria tonnilta), samoin kuin kysyntä. Kysyntään vastaamiseksi valmistajat ovat suunnitelleet hankkeita ympäri maailmaa. Mutta koska litiumin louhinta on niin aikaa vievää, ja monet näistä hankkeista eivät valmistu vielä vuosiin, korkea kysyntä ja rajallinen tarjonta todennäköisesti jatkuvat Whitehousen mukaan toistaiseksi.

”Markkinoilla tulee olemaan syklejä”, hän lisäsi. ”Olen varma, että markkinat siirtyvät jossain vaiheessa ylitarjontaan jo pelkästään kehitteillä olevien hankkeiden määrän vuoksi.”

Mutta toistaiseksi akkuvalmistajat ovat nälkäisiä kaikesta litiumista, mitä ne voivat saada. Eettisesti louhitun litiumin etsintä todennäköisesti vain lisää kysyntää ja hintoja.

Toinen tie eteenpäin

On olemassa muitakin tapoja laajentaa litiumin tuotantoa ilman, että tukeudutaan epäilyttäviin työvoima- ja ympäristökäytäntöihin, jotka ovat nyt yleisiä litiumin louhintaprosessissa.

Yhtiöt, kuten kanadalainen MGX Minerals, työskentelevät löytääkseen helppokäyttöisiä ja vajaakäytössä olevia litiumvarastoja. Vuodesta 2016 lähtien MGX on testannut nanosuodatusjärjestelmää, jossa käytetään erittäin erikoistuneita kalvoja litiumin passiiviseen seulontaan jätevedestä. Toimitusjohtaja Jared Lazersonin mukaan MGX:n järjestelmä palauttaa 70 prosenttia litiumista, ja siihen kuluu vain yksi päivä perinteisen kuukausien pituisen ajan sijasta.

Tähän mennessä MGX on tehnyt yhteistyötä sellaisten yritysten kanssa kuin Canadian Natural Resources Limited Albertassa, ja se työskentelee parhaillaan kaupallisen laitoksen parissa, joka voisi käsitellä 7500 tynnyriä jätevettä päivässä ja tuottaa merkittävän määrän litiumkarbonaattiekvivalenttia.

MGX:n prosessi puhdistaa perinteisistä öljytoiminnoista jäljelle jäävän veden, ja se tuottaa tuottoa. Houkutteleva sivuhyöty voisi olla perinteisten energia-alan suuryritysten mukaan saaminen.

”Öljy-yhtiöt ajattelevat hyvin, hyvin perinteisesti, mutta ne tarkkailevat, mitä tapahtuu”, Lazerson sanoi. ”Se saa ne hieman hermostumaan, ja se saa ne tarkastelemaan näitä hyvin vakavasti.”

Traditionaalisen kaivostoiminnan vastuullisuuteen saattaminen jää Sabo-Walshin mukaan todennäköisesti yritysten ja yrityskoalitioiden tehtäväksi. Hän sanoi, että aiemmat esimerkit konfliktimineraaleista (kulta, volframi, tina ja tantaali), joita säännellään Dodd-Frankin säädöksellä, voivat tarjota oppeja koko toimialan laajuisille kumppanuuksille, jotka koskevat tietojen jakamista tavarantoimittajien käytännöistä, arviointilomakkeista ja ympäristöluokituksista. Myös sen pohtiminen, minne litium päätyy sen käytön jälkeen, voisi saada valmistajat kiinnittämään enemmän huomiota tuotantoprosessiin.

”Autoalan yritysten on keskusteltava ja suunniteltava, mikä on litiumioniakkujen loppukäyttö”, sanoi Whiteside. ”Monet autoteollisuusyritykset eivät edes harkitse sitä.”

Tuotannon lisääntyessä yritysten on lopulta tehtävä vastuullisuudesta akun elinkaaren läpileikkaava linja. Vaikka maailman litiumvarastot riittävät laajamittaiseen varastointivallankumoukseen, nykyiset kustannukset ovat kaikkea muuta kuin vähäpätöisiä.

Joudu GTM:n kanssa sukeltamaan syvälle orastaviin kotimaisiin energiavarastointimarkkinoihin U.S. Energy Storage Summit 2017 -tapahtumassa. Yleishyödylliset laitokset, rahoittajat, sääntelyviranomaiset, teknologiainnovaattorit ja varastointialan ammattilaiset kokoontuvat yhteen kahtena täytenä päivänä pitämään tietointensiivisiä esityksiä, analyytikkojen vetämiä paneelikeskusteluja alan johtajien kanssa sekä laajoja korkean tason verkostoitumisia. Lue lisää täältä.