Sirovina budućnosti: Kakav je zapravo metal litij i zašto za njim vlada pomama

Jeste li znali da je litij, iako spada u metale, toliko mekan da se može rezati običnim nožem? Iako biste pomislili da ovaj element i nije toliko uobičajen u našoj svakodnevnici, stvarnost je dosta drugačija, a to do izražaja dolazi svakim novim danom.

Istina je da je najveći potrošač litija zapravo industrija litij-ionskih baterija koja je u svijetu sve zastupljenija. Međutim, priča ovog metala je znatno šira od samo spomenutog područja, te je potrebno bliže se upoznati s nečim o čemu se sve više govori i u našoj sredini. Pa, krenimo od početka.

Kakav metal je litij

Litij svoje ime duguje grčkoj riječi lithos što znači kamen, a otkrio ga je švedski hemičar Johan Arfwedson 1817. godine. Ipak, prošle su decenije - sve do 1923. godine, prije nego su ga naučnici uspjeli izolirati na industrijskoj razini pomoću elektrolize.

To je mekani, srebrno-bijeli alkalni metal koji je na sobnoj temperaturi najlakši od svih čvrstih elemenata. Reaktivan je i tvori spojeve s mnogim elementima, a upravo zbog svojih specifičnih hemijskih svojstava i provodljivosti struje i toplote, smatra se nezamjenjivom i ključnom komponentom u budućnosti.

Kada govorimo o upotrebi litija, najveća pomama za njim vlada upravo u području spomenutih baterija koje služe za napajanje prijenosnih uređaja - pametnih telefona, tableta, laptopa, a naročito električnih automobila, hibridnih vozila, pa tako i električnih bicikala.

Njegova eksploatacija doživela je ekspanziju usljed sve veće želje i potrebe zemalja da smanje emisiju štetnih gasova, naročito ugljen-dioksida (CO2), čiji je izvor u najvećoj mjeri upravo saobraćaj. Električna vozila značajno pridonose zaštiti klime, što je upravo razlog zašto je litij, kojeg mnogi nazivaju i "zlatom 21. vijeka", najtraženija roba u svijetu.

Gotovo 3/4 današnje proizvodnje litija završi u ovim baterijama, a taj udio samo će se nastaviti povećavati kako vrijeme odmiče. Prema predviđanjima istraživača tržišta kompanije Benchmark Minerals, globalna potražnja za litijem mogla bi se povećati gotovo deset puta do 2028. godine.

Međutim, osim u ovoj industriji, litij se već godinama koristi i u drugim sferama, a samo neke od njih su industrija stakla i keramike, masti za mehaničke sustave (npr. mjenjače), katalizatori za sintezu gume, aluminijske legure za avione, sustavi za hlađenje zraka, dok je litij svoje mjesto pronašao i u medicini gdje se upotrebljava kao lijek za pacijente s poremećajima ponašanja - bipolarnim, šizofrenim ili s depresijom.

Kako doći do litija

Prije svega potrebno je razjasniti da litij u prirodi, kao ni na tržištu, nećete naći u njegovom izvornom obliku. On se pojavljuje kao sastavni dio svojih soli ili drugih spojeva. Pa tako, logično je zašto su glavni prirodni izvori litija minerali (naslage tvrdih stijena), kao i slane vode.

Soli litija mogu se pronaći u podzemnim naslagama gline, mineralne rude i slane vode, kao i u geotermalnim vodama i morskoj vodi. Većina svjetskog litija dolazi iz rudnika, odakle se i vadi, a najveću koncentraciju ove rude imaju slana jezera.

Litij dobiven iz slanih jezera se obnavlja u obliku litij karbonata, glavne sirovine koja se koristi u litij-ionskim baterijama. Iskopavanje slane vode iz jezera obično je vrlo dug proces koji može trajati od osam mjeseci do tri godine, a rudarstvo počinje bušenjem rupe i pumpanjem na površinu slane vode koja sadrži litij. Otopina se prerađuje u nekoliko faza te ostavlja na isparavanje mjesecima, sve dok litij ne bude prikladan za upotrebu u baterijama.

Fotografija koja to prikazuje je ona koju je snimila NASA iznad jedinog aktivnog rudnika litija u SAD-a, u dolini Clayton. Ona prikazuje proces demontaže. Dakle, mašine pumpaju slanu vodu iz rudnika na površinu i usmjeravaju je u plitke bazene iz kojih voda postepeno isparava.

Vrlo važan dio u cijeloj priči zauzima i recikliranje litija. Vjerovatno ste se do sada susreli s natpisom da "ne bacate" baterije u kantu za smeće, što je ovoga puta poprimilo drugu dimenziju. Iako zbog obilja litija u prirodi, njegovo recikliranje nije bilo prioritet za aktere u industriji litij-ionskih baterija, naglo povećanje potražnje za litijom naglasilo je važnost ovog segmenta.

Naime, proizvođači baterija oklijevali su da bi reciklirani proizvodi mogli biti manje kvalitetni naspram onih napravljenih od nedavno iskopanih minerala, međutim jedna od studija sprovedenih u posljednje vrijeme, pokazala je kako postoje načini da se i iz recikliranih proizvoda izvuče maksimum te da budu podjednako dobri kao i oni koji koriste svježe materije. Na ovom polju svakodnevno se sprovode istraživanja te je izvjesno kako jedini "izvor" litija neće ostati upravo njegovi rudnici.

Prema Sveučilištu u Leuvenu, 40 do 75 posto potreba EU za metalima moglo bi se zadovoljiti recikliranjem do 2050. što bi, osim zagarantovalo sigurnost opskrbe, smanjilo i utjecaj na okoliš.

Može li se litij ekstrahirati na ekološki prihvatljiv način

Jedna od glavnih tema, kao i najčešća kritika koja se veže uz ekstrakciju litija je potrošnja te istovremeno nedostatak vode u zemljama "proizvođačima".

Do sada se litij, koji se nalazi u relativno niskim koncentracijama neposredno ispod slane kore, uglavnom vadio iz slanih jezera. Neke od najbogatijih salamura su one na granicama između Argentine, Čilea i Bolivije na nadmorskoj visini od preko 4.000 metara.

Iako se ovdje crpi samo slana voda, pretpostavlja se da su ugrožene i rezerve slatke vode. Međutim, to su uglavnom pretpostavke o kojima nema detaljnih studija. Također, treba biti jasno kako je ovo najveći problem južnoameričkih rudnika, dok, primjerice, u Evropi, zbog njenih geoloških uvjeta, postoje i druge metode ekstrakcije kod kojih ti problemi nisu zastupljeni.

Svejedno, kao ekološki prihvatljivija alternativa, već postoje metode u kojima se litij filtrira izravno iz vode, dok se preostala voda pumpa natrag u zemlju. Time se sprečava pad razine vode. Jedan od načina koji su također u opticaju je i ekstrakcija iz nekih termalnih izvora čija voda sama od sebe izlazi na površinu.

Litij u budućnosti

Prije nekoliko godina, tona litija se trgovala za manje od 10.000 eura. Danas se za nju traži više od 120.000 eura.

Globalna potražnja za litijem brzo je porasla, a očekuje se da će se to samo nastaviti u narednoj deceniji, shodno sve većoj proizvodnji električnih vozila. U razdoblju od jedne decenije, brojke su se utrostručile, te je s 25.000 tona litija u 2010. proizvodnja skočila na 82.000 tone u 2020. Stručnjaci procjenjuju da će do 2028. godine samo za baterije biti potrebno oko 1,6 miliona tona litija.

Iako je široko rasprostranjen na Zemlji, eksploatacijom litija danas još uvijek dominira samo pet zemalja koje kontrolišu 90 posto svjetske proizvodnje. Riječ je o Australiji, zatim tzv. litijskom trouglu - Argentini, Čileu i Boliviji te Kini.

Na tlu Evrope, još uvijek se ne nalazi nijedna rafinerija litija, a jedino što je trenutno moguće je traženje oslonca na drugim područjima. Zbog toga, do izražaja sve više dolaze njeni napori da smanji svoju ovisnost o ovim zemljama, naročito Kini, i okrene se lokalnoj proizvodnji litija.

Prvenstveno poticanjem recikliranja i oporabe litija, njegove obrade i komercijalnih tokova otpada, mogao bi se osigurati pouzdan, siguran i održiv pristup toj sirovini. Istovremeno, litij omogućava razvoj strateških sektora, poput obnovljive energije, električnih automobila i digitalne tehnologije.

Sveobuhvatnija strategija za litij i sirovine poput njega pridonijela bi jačanju industrijskog ekosustava neke zemlje, ali i, što je najvažnije, zadržavanju radnih mjesta u proizvodnoj industriji.

O tome govori i tekst Evropskog parlamenta iz 2021. godine, u kojem se navodi kako sektor sirovina osigurava oko 350 hiljada radnih mjesta u EU i više od 30 miliona radnih mjesta u proizvodnim industrijama na kraju proizvodnog lanca koje o njemu ovise. Prijelaz na kružnu ekonomiju mogao bi dovesti do neto povećanja od 700 hiljada radnih mjesta u EU do 2030. što su samo neke od prednosti koje bi osamostaljivanje Evrope u pogledu litija donijelo.

Litij će "uskoro biti važniji i od nafte i plina", rekla je u septembru 2022. godine šefica Evropske komisije Ursula von der Leyen, osvrnuvši se tada i na Evropski zakon o kritičnim sirovinama (engl. European Critical Raw Materials Act), koji bi trebao osigurati razumijevanje toga koje se kritične sirovine (poput litija), mogu smatrati strateškim.

U jednom dijelu, uostalom, spominje se "snažno i održivo ravnopravno tržišno polje".

"Moramo osigurati jake i održive jednake uvjete za sve, oslanjajući se na svoje alate, kao i standarde jedinstvenog tržišta. Primjerice, danas postoje brojne šeme certificiranja ekoloških i društvenih učinaka rudarskih aktivnosti. Evropa bi mogla preuzeti vodstvo u racionalizaciji i konsolidaciji takvih šema. Kako bi aktivnosti vezane uz sirovine u EU mogle biti međunarodno konkurentne i privući privatna ulaganja."

Inače, prema prognozi ekološke organizacije Transport & Environment (T&E), vjerovatno će se do 2027. godine u Evropi proizvoditi litij-ionske baterije ukupnog kapaciteta od 413 GWh.

Očekuje se da će do kraja desetljeća samo na njemačkim cestama biti 15 miliona automobila na baterije. Uzimimo kao primjer, Tesla Model S sadrži litija isto koliko i oko 10.000 mobitela, dok je za bateriju električnog terenskog vozila BMW iX potrebno deset kilograma litija.

Do sada se litij smatrao nezamjenjivim, a nijedan drugi element ne nudi čak ni uporediva svojstva u ulozi bitnoj za dugotrajne baterije. Stoga, nije nimalo čudno to što su mnogi ne samo u potrazi za altrenativnim metodama ekstrakcije, već i neiskorištenim nalazištima ovog metala.