Producția de baterii litiu-ion este în creștere, dar cu ce costuri?

Credit foto: Dimitry B./Flickr

În primul său master plan pentru Tesla Motors, Elon Musk a scris: „Scopul general al Tesla Motors (și motivul pentru care finanțez compania) este de a ajuta la accelerarea trecerii de la o economie bazată pe hidrocarburi, bazată pe minerit și ardere, la o economie bazată pe energie electrică solară, pe care o consider a fi soluția sustenabilă principală, dar nu exclusivă.”

Cu puțin peste un deceniu mai târziu, se pare că acea soluție sustenabilă este la îndemână – implementările solare sunt în plină expansiune, iar Tesla este în fruntea demersului pentru o mai mare proliferare a vehiculelor electrice care pot funcționa cu electroni generați din surse regenerabile.

Dar, pe măsură ce energia curată înflorește, soluțiile companiilor producătoare de vehicule electrice și ale producătorilor de baterii au avut mult mai mult de-a face cu mineritul decât ar sugera manifestul lui Musk. Deși o explozie a vehiculelor electrice și a stocării energiei va permite țărilor să se bazeze pe o energie mai puțin consumatoare de carbon, extracția ingredientelor esențiale pentru fabricarea bateriilor litiu-ion rentabile lasă, în general, în urma sa devastarea mediului și a oamenilor.

Liderii din industrie s-au apropiat de rezolvarea modului de stocare a energiei și de alimentare a mașinilor fără combustibili fosili pe scară largă, dar abia acum încep să se confrunte cu implicațiile morale ale unei industrii a energiei curate susținute de adevărurile urâte ale muncii copiilor și ale poluării.

„Este un caz destul de interesant, în care beneficiile trecerii la tehnologia verde sunt depășite, în unele cazuri, atunci când te uiți la producția minieră”, a declarat Stefan Sabo-Walsh, șeful departamentului de cercetare a materiilor prime de la Verisk Analytics.

Triunghiul litiului

Australia și America de Sud, în special „triunghiul litiului” format din Argentina, Chile și Bolivia, domină în prezent 80-90% din producția de litiu, potrivit lui James Whiteside, consultant manager în cadrul echipei de consultanță în domeniul metalelor și mineritului de la Wood Mackenzie.

Producția sud-americană se bazează pe saramuri extrase din adâncurile pământului. La siturile de saramură, apa sărată este împrăștiată pe suprafețe mari la un nivel de câțiva metri adâncime și lăsată să se evapore timp de luni de zile. Mutată din iaz în iaz, concentrația de litiu crește încet până când poate fi separată de restul saramurii. Litiul brut este apoi transformat în clorură de litiu pentru a fi utilizat în aplicații precum bateriile. În Australia, producătorii de materie primă se concentrează pe exploatarea minieră a rocilor dure, care necesită mai multă energie și este mai costisitoare, în care litiul este zdrobit din pietre.

În 2016, producția de litiu a crescut cu 16 % față de anul precedent. Australia a produs cea mai mare parte, 14.300 de tone metrice, mare parte fiind trimisă în China pentru prelucrare.

Așa-numita „goană după aurul alb” a permis producătorilor de baterii să își mărească producția și să mențină planurile pentru gigafabrici. Dar rezultatele sale nu au fost la fel de pozitive pentru populațiile indigene, cum ar fi comunitatea Atacama din America de Sud, provocând proteste cu pancarte scrise de mână pe care scria „Noi nu mâncăm baterii”, după cum relatează The Washington Post.

Populațiile indigene din triunghiul litiului se tem că nivelurile ridicate de apă necesare pentru a produce litiu – până la jumătate de milion de galoane pe tonă – ar putea reduce rezervele deja limitate de apă din zonele aride și secetoase în care sunt situate siturile de saramură. Aceste îngrijorări au declanșat proteste împotriva exploatării resurselor de către marile companii. În 2012, 33 de comunități indigene au înaintat Curții Supreme din Argentina cereri de consultare cu privire la exploatarea litiului.

„Nu se știe ce fel de daune ar putea fi provocate”

Helle Abelvik-Lawson, doctorand și cercetător la Universitatea din Essex, care se concentrează asupra impactului exploatării miniere a litiului în Bolivia și Argentina, a declarat că multe comunități – dar nu toate – învață să trăiască cu activitatea și dezvoltarea pe care le aduc companiile miniere, deoarece acestea oferă și locuri de muncă. „Principalul lucru este că comunitățile, dacă vor avea această industrie masivă, vor să fie implicate”, a spus ea.

Dar există și comunități, a spus ea, „care sunt total împotrivă.”

Potrivit lui Abelvik-Lawson, impactul actual al mineritului de litiu la scară mică este relativ minim. Dar, pe măsură ce cererea crește vertiginos, modul în care companiile cresc producția ar putea schimba acest lucru. „Există îngrijorări”, a spus ea. „De îndată ce ceva se va extinde cu adevărat, nu se știe ce fel de daune la scară largă ar putea fi provocate.”

În general, siturile de brine consumă puțină energie, deoarece soarele procesează litiul din bazine. Dar Whiteside a declarat că recenta creștere a cererii a stimulat practica de „expediere directă a minereului” de la siturile de extracție a rocilor către China în ultimele trei până la șase luni. Pentru a accelera procesul, mai multă materie primă este trimisă înainte de a fi concentrată.

„Asta înseamnă că consumul de energie pentru transport este mult mai mare – de aproximativ trei ori mai mare”, a spus Whiteside. „Acest lucru nu va fi competitiv din punct de vedere al costurilor pe termen lung, dar în prezent, cu prețurile unde sunt, acest tip de producție este stimulat.”

Baterii pe bază de litiu necesită, de asemenea, materii prime precum cobalt, nichel și grafit, care complică și mai mult lanțul de aprovizionare. Nedreptățile muncii în extracția cobaltului sunt bine documentate. Peste 20 % din exporturile din Republica Democrată Congo, principalul producător mondial, provin din mine artizanale nereglementate care angajează adesea copii. Pentru materii prime precum nichelul și grafitul, țările producătoare se confruntă cu contaminarea apei și defrișările.

Ecartarea și producția în masă a bateriilor cu litiu este complexă, dar capcanele legate de drepturile omului și de mediu ale producției acestora o vor face și mai complexă pentru producători și utilizatorii finali. Materia primă provine din mine din întreaga lume, iar identificarea originii sale nu este întotdeauna ușoară. Pentru companiile care comercializează produse ecologice cu marcă etică, cum ar fi mașinile electrice și sistemele de stocare a energiei solare, va fi necesar să caute alegeri mai bune pe măsură ce utilizarea bateriilor continuă să explodeze – sau riscă să se confrunte cu reacții negative.

Explozia bateriilor

Potrivit Bloomberg New Energy Finance, capacitatea globală de fabricare a bateriilor se va dubla până în 2021, ajungând la mai mult de 278 gigawați-oră pe an. De asemenea, se așteaptă ca bateriile litiu-ion să fie cu 43% mai ieftine până în același an.

În timp ce producătorii de baterii alternative au încercat să le dea de furcă modelelor cu litiu în ultimii ani, a fost o bătălie pierdută, în parte din cauza simplității și flexibilității tehnologiei. Prețurile șocant de mici pentru bateriile pe bază de litiu vor rămâne principalul factor care va conduce la dominația tehnologiei în viitor – atâta timp cât producătorii pot continua să furnizeze litiu.

Raportul dintre rezerve și producție pentru litiu (cantitatea rămasă dintr-o resursă neregenerabilă, exprimată în timp) este de ordinul sutelor, în timp ce pentru majoritatea materiilor prime extrase este de ordinul zecilor”, a declarat Whitehouse. „Există o mulțime de resurse acolo.”

„În următorul deceniu care urmează, există cu siguranță suficient… litiu”, a adăugat el. „Întrebarea este cât timp va dura până când aceste surse vor intra în funcțiune.”

Preocuparea nu provine din rezervele cunoscute, care sunt numeroase. Whiteside, care lucrează la un studiu Wood Mackenzie privind piața litiului, descrie curba cererii și ofertei de litiu urmând o traiectorie tradițională. Deși prețurile bateriilor ating noi minime, prețurile cresc (în prezent la aproximativ 12.000 de dolari pe tonă), la fel ca și cererea. Pentru a satisface această cerere, producătorii au planificat proiecte în întreaga lume. Dar, deoarece extragerea litiului necesită mult timp, iar multe dintre aceste proiecte nu vor fi finalizate decât peste ani de zile, este probabil ca cererea ridicată și oferta limitată să continue pentru moment, potrivit lui Whitehouse.

„Vor exista cicluri pe piață”, a adăugat el. „Sunt sigur că, la un moment dat, piața va trece la o ofertă excedentară, pur și simplu din cauza numărului de proiecte în curs de dezvoltare.”

Dar, deocamdată, producătorii de baterii sunt înfometați de tot litiul pe care îl pot obține. Căutarea litiului exploatat în mod etic nu va face decât să crească cererea și prețurile.

O altă cale de urmat

Există și alte modalități de a extinde producția de litiu fără a se baza pe practicile dubioase de muncă și de mediu care sunt acum endemice în cadrul procesului de exploatare a litiului.

Companii, inclusiv MGX Minerals, cu sediul în Canada, lucrează pentru a găsi depozite de litiu accesibile și subutilizate. Începând cu 2016, MGX a testat un sistem de nanofiltrare care utilizează un set de membrane foarte specializate pentru a filtra pasiv litiul din apele reziduale. Potrivit directorului general Jared Lazerson, sistemul MGX returnează 70 la sută din litiu și durează doar o zi, în loc de intervalul de timp tradițional de luni de zile.

Până în prezent, MGX a încheiat parteneriate cu companii precum Canadian Natural Resources Limited din Alberta și lucrează la o instalație comercială care ar putea procesa 7.500 de barili de apă uzată pe zi și ar produce un volum semnificativ de echivalent de carbonat de litiu.

Procesul MGX curăță apa rămasă în urma operațiunilor petroliere tradiționale și produce un randament. Un beneficiu secundar atrăgător ar putea fi aducerea marilor companii energetice tradiționale în rândurile sale.

„Companiile petroliere sunt foarte, foarte tradiționale în gândirea lor, dar urmăresc ceea ce se întâmplă”, a spus Lazerson. „Îi face să fie puțin nervoși și îi face să se uite la acestea foarte serios.”

În ceea ce privește aducerea responsabilității în mineritul tradițional, acest lucru va cădea probabil în sarcina companiilor și a coalițiilor corporative, a spus Sabo-Walsh. El a spus că exemplele din trecut legate de mineralele de conflict din aur, tungsten, staniu și tantal, care sunt reglementate de legea Dodd-Frank, pot oferi lecții pentru parteneriatele la nivelul întregii industrii în ceea ce privește schimbul de informații privind practicile furnizorilor, chestionarele de evaluare și clasamentele de mediu. Luarea în considerare a destinației litiului după ce este utilizat ar putea, de asemenea, să îi facă pe producători să fie mai atenți la procesul de producție.

„Trebuie să existe unele conversații și planificări din partea companiilor de automobile cu privire la care va fi sfârșitul utilizării bateriilor litiu-ion”, a declarat Whiteside. „Este un lucru pe care multe companii auto nici măcar nu îl iau în considerare.”

În cele din urmă, pe măsură ce producția crește, companiile vor trebui să facă din responsabilitate o linie continuă a duratei de viață a unei baterii. Deși stocurile de litiu din lume vor fi suficiente pentru a alimenta o revoluție a stocării pe scară largă, costurile actuale sunt orice, dar nu neglijabile.

Alăturați-vă GTM pentru o scufundare profundă în piața internă de stocare a energiei în devenire la U.S. Energy Storage Summit 2017. Companiile de utilități, finanțatorii, autoritățile de reglementare, inovatorii în domeniul tehnologiei și practicienii în domeniul stocării se vor reuni toți pentru două zile întregi de prezentări cu un conținut intensiv de date, sesiuni de discuții conduse de analiști cu lideri din industrie și rețele extinse, la nivel înalt. Aflați mai multe aici.