باحثون أميركيون يستخدمون المغناطيس لاستخراج الليثيوم
نوار صبح
- • يحتاج العالم إلى كميات هائلة من الليثيوم لتلبية الطلب على بطاريات الليثيوم أيون
- • تتخلف الولايات المتحدة عن الصين في تأمين إمدادات الليثيوم
- • تمتلك الولايات المتحدة أكثر من 100 محطة لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية
- • مياه الصرف الناتجة عن التعدين والتكسير يمكن أن تكون مصدرًا رئيسًا للّيثيوم
يتطلب اللحاق بالسباق العالمي لتوفير الليثيوم أعمالًا وجهودًا عاجلة واستثنائية، إذ يحتاج العالم إلى كميات هائلة منه لتلبية الطلب على بطاريات السيارات الكهربائية وتخزين الطاقة.
يأتي ذلك في وقت تتخلف فيه الولايات المتحدة عن الصين في تأمين إمدادات هذا المعدن النادر، حسبما نشر موقع إنسايد كلايمت نيوز، المعني بأخبار التغير المناخي والطاقة والبيئة.
في هذا السياق، أنتج باحثون بمختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني في مدينة ريتشلاند بولاية واشنطن الأميركية مغناطيسًا يمكنه فصل الليثيوم والمعادن الأخرى عن الماء.
وتتيح هذه الطريقة للشركات بجمع الليثيوم بتكلفة معقولة من مصادر مثل المحلول الملحي المستخدم في أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية (الجوفية) ومياه الصرف الناتجة عن استعمالات الصناعة.
ثروات جنوب غرب بريطانيا
بينما يشتهر جنوب غرب بريطانيا بسواحله الرائعة وريفه الأخضر والمأكولات البحرية الطازجة، يمكن إضافة سلسلة أخرى إلى ثروات المنطقة خلال السنوات القليلة المقبلة، وهي: استخراج الليثيوم، حسبما نشر موقع قناة سي إن بي سي الأميركية في يناير/كانون الثاني الماضي.
وتُبذل الجهود للاستفادة من الموارد الطبيعية لمقاطعة كورنوول في جنوب غرب بريطانيا، وإنشاء صناعة يمكنها مستقبلًا توليد الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة وإنشاء مصدر محلي للّيثيوم.
ويعدّ الليثيوم -إلى جانب استخدامه في الهواتف المحمولة وأجهزة الحاسوب والأجهزة اللوحية ومجموعة من الأدوات الأخرى- معدنًا بالغ الأهمية للسيارات الكهربائية وتخزين البطاريات، وهما تقنيتان لهما دور كبير في تحول الكوكب إلى مستقبل منخفض الانبعاثات.
ومن الأمثلة على طريقة تقدّم هذا القطاع الناشئ خلال السنوات القليلة المقبلة، تقوم شركة جيوثرمال إنجينيرنغ البريطانية بتطوير وتشغيل مشروعات الطاقة الحرارية الأرضية في المملكة المتحدة.
وتعمل 3 شركات، في بحيرة سالتون، أكبر بحيرة في ولاية كاليفورنيا الأميركية على تطوير عمليات كيميائية لاستخراج الليثيوم بطريقة أنظف كثيرًا، مستفيدة من موارد الطاقة الحرارية الجوفية الغنية بالبحيرة.
ويوجد 11 محطة طاقة حرارية جوفية عاملة، بالقرب من البحيرة، 10 منها مملوكة لقسم الطاقة المتجددة التابع لشركة بريكشاير هاثاوي الأميركية.
و قالت الرئيسة التنفيذية لقسم الطاقة المتجددة لدى شركة بيركشاير هاثاوي، أليسيا كناب، إن الشركة تقوم بضخّ 50000 غالون من المحلول الملحي في الدقيقة عبر جميع مرافق الطاقة الحرارية الأرضية الـ10 إلى السطح، وتستخدم البخار من هذا المحلول الملحي لتوليد كهرباء نظيفة.
وأوضحت أن الشركة اجتازت نصف المسافة لتحقيق أهدافها، إذ تحصل حاليًا على الليثيوم.
استخراج الليثيوم من مياه المحطات
قال كبير المهندسين الباحثين بمختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني في مدينة ريتشلاند بولاية واشنطن الأميركية، جيان ليو، إن استخدام المغناطيس لفصل الليثيوم والمعادن الأخرى عن الماء يمكن أن يمثّل نقلة نوعية لاستخراج الليثوم.
وقد طوّر المختبر جسيمات مغناطيسية نانوية "متناهية الصغر" ترتبط بالمواد التي يحاول المستخدم استخلاصها من السائل. بعد ذلك، عندما يمرّ السائل فوق مجال مغناطيسي، تُفصَل الجسيمات النانوية عن الليثيوم.
واستغرق تطوير هذا النظام من جيان ليو وزملائه نحو 8 سنوات، ويتكون النظام الموجود في المختبر من مجموعة من حاويات المياه متصلة بأنابيب بلاستيكية شفافة ومضخات إلكترونية.
ونشر المختبر مقطعًا مصورًا على موقع يوتيوب، عام 2016، إّ وضع الباحث جرة صغيرة من السائل الأسود على مغناطيس، وسرعان ما انفصل السائل إلى سائل صافٍ في الأعلى، وتكتل أسود من الجزيئات المعدنية في الأسفل.
حينذاك، كان ليو ّعلى كيفية استخراج الليثيوم من السائل الذي يدور في محطات الطاقة الحرارية الأرضية.
من ناحيتها، تلتقط محطة توليد الطاقة الحرارية الأرضية الحرارة من تحت سطح الأرض لإنتاج البخار الذي يشغل التوربينات لتوليد الكهرباء، وتنتقل الحرارة من خلال تدوير سائل ينتقل من أعماق الأرض شديدة الحرارة إلى السطح، ثم يعود مرة أخرى.
محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية
تمتلك الولايات المتحدة أكثر من 100 محطة لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية، معظمها صغير، بسعة إجمالية تقلّ عن 4000 ميغاواط.
ويعمل روّاد الأعمال في مشروعات تزيد من مساهمة الطاقة الحرارية الأرضية في مزيج الطاقة وتوظيفها في التحوُّل إلى كهرباء خالية من الكربون.
وأوضح كبير المهندسين الباحثين بمختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني في مدينة ريتشلاند بولاية واشنطن الأميركية، جيان ليو، أن محطات الطاقة الحرارية الأرضية ليست سوى جزء من عملية تحول الطاقة.
وأشار إلى انه يمكن استخدام النظام نفسه لجمع الليثيوم من "المياه المتبقية"، التي تشمل مياه الصرف الناتجة عن التعدين والتكسير والعمليات الصناعية الأخرى، ويمكن أن يكون هذا مصدرًا رئيسًا لليثيوم.
وبيّن جيان ليوم أنه استنادًا إلى تقدير قدره 1 تريليون غالون من المياه المنتجة في الولايات المتحدة ومتوسط 9 أجزاء في المليون من الليثيوم في تلك المياه، يتمتع نظام المختبر بالإمكانات التقنية التي يمكن استخدامها لاستخلاص 34 ألف طن من الليثيوم سنويًا.
وتمثّل هذه الكميات عدّة أضعاف الإنتاج الأميركي الحالي، حسبما قال ليو.
الاعتبارات الاقتصادية
يتمثل الاعتبار الاقتصادي الرئيس في أن العملية لها تكلفة؛ مما يعني أنها منطقية من الناحية الاقتصادية للاستخدام في السوائل ذات التركيزات العالية من الليثيوم، حسبما نشر موقع إنسايد كلايمت نيوز، المعني بأخبار التغير المناخي والطاقة والبيئة، في 12 مايو/أيار الجاري.
وتعمل أبحاث مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني في مدينة ريتشلاند بولاية واشنطن الأميركية على تقليل التكاليف.
وقال كبير المهندسين الباحثين في المختبر، جيان ليو، نقلًا عن تقديرات، إن هذه العملية مربحة حاليًا للاستخدام في محطات الطاقة الحرارية الأرضية التي تحتوي على 100 جزء في المليون من الليثيوم، بمعدل عائد يبلغ نحو 15%.
وأوضح أن عددًا قليلاً من محطات الطاقة الحرارية الأرضية يحتوي على هذا القدر من الليثيوم في محلول ملحي.
علاوة على ذلك، يتعاون المختبر مع شركة موسيل تكنولوجيز، وهي شركة مقرّها ولاية تكساس، وتستكشف طرقًا مختلفة للحصول على الليثيوم والمعادن النادرة الأخرى.
وتسعى شركة موسيل تكنولوجيز لإثبات أهمية هذه التقنية من خلال إبراز الفرق مع بعض الطرق الأكثر شيوعًا لجمع الليثيوم، مثل استخدام أحواض التبخير الكبيرة، التي تعدّ غير فعالة، وغالبًا ما تكون مصدر ضرر للبيئة المحيطة.
تجدر الإشارة إلى إن النظام الذي طوّره مختبر شمال غرب المحيط الهادئ هو أحد المشروعات العديدة في المؤسسات البحثية في جميع أنحاء الولايات المتحدة، التي تحاول المساعدة في زيادة المعروض من الليثيوم والقيام بذلك بطريقة أقلّضررًا بالبيئة.
ويعمل مختبر أرغون الوطني في ولاية إلينوي مع شركة إس كيو إم في تشيلي، أحد أكبر منتجي الليثيوم في العالم، على طرق مختلفة من شأنها أن تقلل الضرر البيئي الناجم عن أحواض التبخير.
اقرأ أيضًا..
- أرقام تاريخية في نتائج أعمال أرامكو السعودية (رسم بياني وإنفوغرافيك)
- 4 طرق لنقل الهيدروجين بعد إعلان المغرب والجزائر خطوة عالمية
- أزمة الكهرباء في جنوب أفريقيا تتفاقم.. واستقالة قيادي في إسكوم
- تحديث شبكة الكهرباء في أميركا.. إعلان تفاصيل التمويل بـ2.5 مليار دولار
