ثورة في استخراج الليثيوم.. تقنية رخيصة وسهلة التشغيل بقليل من الطاقة (فيديو)

دينا قدري

2023-10-15

0 2٬038

ابتكار رائد لاستخراج الليثيوم — خيوط لاستخراج الليثيوم - الصورة من موقع جامعة برينستون الأميركية

يسعى العلماء إلى تطوير عملية استخراج الليثيوم، في ظل تركيز الكثير من الأبحاث في جميع أنحاء العالم على إيجاد بديل لمكونات البطاريات الباهظة الثمن.

ويُعد الليثيوم -الذي يشار إليه أحيانًا باسم "الذهب الأبيض" بسبب لونه الفاتح وقيمته السوقية العالية- عنصرًا حاسمًا في تحول الطاقة.

فالليثيوم هو أخف معدن في العالم، وُيستَعمل عادةً في السيارات الكهربائية والهواتف المحمولة والبطاريات القابلة لإعادة الشحن الخاصة بأجهزة الكمبيوتر المحمولة.

إلا أن إنتاج المعدن يأتي بتكاليف بيئية كبيرة؛ من بينها المساحة الهائلة من الأراضي والوقت اللازم لاستخراج الليثيوم من المياه المالحة، مع عمليات كبيرة تمتد إلى عشرات الأميال المربعة، وغالبًا ما تتطلب أكثر من عام لبدء الإنتاج.

حاليًا، طوّر الباحثون في جامعة برينستون (Princeton) الأميركية تقنية استخراج تقلل من مساحة الأرض والوقت اللازم لإنتاج الليثيوم، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

ابتكار جديد لاستخراج الليثيوم

يتمثّل جوهر التقنية الجديدة لاستخراج الليثيوم، في مجموعة من الألياف المسامية التي تُنسج في خيوط، والتي صممها الباحثون ليكون لها "قلب محب للماء وسطح طارد للماء"، وفقًا لتقرير صادر عن جامعة برينستون حول البحث.

عند غمسه في الماء المملح، يتحرك السائل إلى أعلى الحبل؛ وهي العملية نفسها التي تستعملها الأشجار لسحب الماء من الجذور إلى الأوراق.

وعندما يتبخر الماء، تتبقى أيونات الصوديوم والليثيوم، لتشكل بلورات على الخيوط، بحسب المعلومات التي اطّلعت عليها منصة الطاقة.

والأفضل من ذلك، أن الليثيوم يتبلور باستمرار في مكان مرتفع على الخيط، بعيدًا عن بلورات الصوديوم؛ وهذا يجعل جمع الليثيوم أسهل بكثير، وفقًا لبرينستون.

يقول الأستاذ بجامعة برينستون وقائد الفريق جيسون رين: "لسنا بحاجة إلى استعمال مواد كيميائية إضافية، كما هو الحال مع العديد من تقنيات الاستخراج الأخرى، وهذه العملية توفر الكثير من المياه مقارنةً بطرق التبخر التقليدية".

وأضاف رين أن محدودية إمدادات الليثيوم تمثل إحدى العقبات أمام التحول إلى مجتمع منخفض الكربون.. إن نهجنا رخيص وسهل التشغيل ويتطلب القليل جدًا من الطاقة.. إنه حل صديق للبيئة لتحدي الطاقة الحاسم".

من جانبه، قال المؤلف المشارك في الدراسة سونكسيانغ (شون) تشنغ: "نحن متحمسون للغاية بشأن هذا الابتكار.. نعتقد أن لديه إمكانات مذهلة لإحداث تأثير حقيقي في العالم".

فوائد تقنية استخراج الليثيوم

غالبًا ما تُنتقد مناجم الليثيوم بسبب حجمها وعمليتها التي تجتاح المواقع المختلفة؛ إذ تتطلب مواقع التبخر الشائعة بركًا كبيرة من المياه المالحة الملونة.

وقال خبراء برينستون إن العملية النموذجية بطيئة، وتستغرق شهورًا أو حتى سنوات، وفق التقرير الذي اطّلعت عليه منصة الطاقة.

تُعد هذه العمليات قابلة للتطبيق تجاريًا فقط في عدد قليل من المواقع حول العالم التي تحتوي على تركيزات عالية كافية من الليثيوم، ووفرة من الأراضي المتاحة، ومناخ جاف لتحقيق أقصى قدر من التبخر.

على سبيل المثال، لا توجد سوى عملية واحدة نشطة لاستخراج الليثيوم المعتمد على محلول ملحي في الولايات المتحدة، وتقع في ولاية نيفادا وتغطي مساحة تزيد على 7 أميال مربعة.

ومن الممكن استعمال الابتكار الذي توصلت إليه سلسلة برينستون في مناجم الليثيوم القائمة، بالإضافة إلى فتح مصادر جديدة ذات فوائد واضحة.

ويدعي الباحثون أن نهج الخيوط يُمكن أن يستعمل مساحة أقل بنسبة 90% من الأراضي، وينتج حصاد الليثيوم في غضون شهر، وهو ما يصل إلى 20 مرة أسرع.

ويُمكن أيضًا استعمال الخيوط في حفر المياه المالحة غير المناسبة لاستخراج الليثيوم التقليدي، بما في ذلك آبار النفط والغاز القديمة.

ويجري حاليًا استكمال المزيد من الأبحاث لمعرفة ما إذا كان هذا النهج يمكنه جمع الليثيوم من مياه البحر، بحسب جامعة برينستون.

إذ لا يزال هناك بعض العمل الذي يتعين إكماله لنقل المفهوم من المختبر إلى النطاق الصناعي، لكن الفريق متفائل بإمكان الاستفادة من تقنية الخيوط منخفضة التكلفة لتحقيق تأثير كبير.

ولإثبات هذا الابتكار، صنع الباحثون مجموعة من 100 خيط يجمع الليثيوم.

خيوط لاستخراج الليثيوم - الصورة من موقع جامعة برينستون الأميركية

تطور استخراج الليثيوم عالميًا

في سياقٍ متصل، يتسارع الزخم وراء طفرة استخراج الليثيوم في الأرجنتين؛ ويُعتقد أن البلاد تسير على الطريق الصحيح لمطابقة -وربما حتى تجاوز- جارتها تشيلي بوصفها المنتج الرائد لليثيوم في أميركا اللاتينية بحلول عام 2030.

ويقول محللون في شركة أوراسيا غروب (Eurasia Group) الاستشارية إن مسار إنتاج الليثيوم في الأرجنتين يتوقف على الانتخابات الرئاسية المقبلة، وكيف تؤثر النتيجة في توقعات الاقتصاد الكلي للبلاد، فضلًا عن احتمالية سياسات التدخل، بحسب ما نقلته شبكة "سي إن بي سي" (CNBC) الأميركية.

وتوفر أميركا اللاتينية حاليًا نحو 35% من الليثيوم في العالم، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية، مع تشيلي (26%) والأرجنتين (6%).

وتشير التقديرات إلى أن المنطقة تحتوي على أكثر من نصف احتياطيات الليثيوم العالمية، وتقع بشكل رئيس في الأرجنتين (21%) وتشيلي (11%).

وفي الوقت الحاضر، لدى الأرجنتين مشروعان لاستخراج الليثيوم؛ أحدهما في مقاطعة كاتاماركا الشمالية والآخر في سالتا المجاورة.

ومن المتوقع أن يتضاعف الإنتاج في كلتا العمليتين في عام 2024، وهناك 10 مشروعات إضافية قيد الإنشاء حاليًا.

الزخم المتزايد وراء ازدهار التعدين في البلاد يعني أن المحللين في مجموعة أوراسيا يتوقعون أن ينمو إنتاج الليثيوم في الأرجنتين 5 أضعاف في العام المقبل (2024)، ونحو 10 أضعاف بحلول عام 2027.

وقالت مجموعة أوراسيا إن إحدى "القوى الأساسية" التي قد تعرقل في نهاية المطاف صناعة الليثيوم الناشئة في الأرجنتين ستكون انخفاض الطلب العالمي والأسعار أقل من توقعات المحللين.

إلا أنهم لاحظوا أن هذا الاحتمال يبدو غير مرجح على نحو متزايد، وأضافوا: "فرصة الأرجنتين الآن متاحة لها إما أن تغتنمها وإما أن تخسرها".

ويوضح الرسم البياني التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- قائمة أكبر الدول من حيث حجم احتياطيات الليثيوم في العالم:

أكبر منتجي الليثيوم في أميركا اللاتينية