Kaliforniens Lithium Rush For EV-batterier hänger på att tämja giftig, vulkanisk saltlake

Salton Sea-regionen har en av världens största kända reserver av litium, tillräckligt för att driva batterier till mer än 50 miljoner elfordon inom några år. Men först måste det utvinnas från het geotermisk saltlösning laddad med giftigt material, en process som aldrig tidigare har gjorts i stor skala.

Wandra de obanlade, dammiga, lantliga vägarna sydost om Kaliforniens oroliga Saltonhavet på en bakande, 112 grader Fahrenheit augusti eftermiddag och två saker sticker snart ut. Otroligtvis är denna ökennära del av Golden State en produktiv jordbruksregion laddad med alfalfa och höfält, möjliggjort av All American Canal som för in vatten från Coloradofloden. Det skarpa landskapet är också prickat med rostiga, steampunk-strukturer - geotermiska anläggningar som drar ut tillräckligt med ren el för att driva nästan 70,000 XNUMX hem.

Dessa växter drar energi ur en kokande saltlake, pumpas upp till den skarpa ytan från 8,000 70,000 fot under jorden. Men den ångande vulkaniska grytan är bra för mer än bara sin värme: Saltonhavets saltlösning är också en av världens rikaste källor till litium, ett mineral som är efterfrågat eftersom det används för att tillverka batterier till elfordon. Den nya amerikanska Inflation Reduction Act, som prioriterar inhemsk inköp av mineraler för elbilsbatterier, i kombination med Kaliforniens nya regel för att avsluta försäljningen av nya bensinbilar under det kommande decenniet, kommer bara att intensifiera den efterfrågan. Med den silverfärgade vita metallen som går för XNUMX XNUMX dollar per ton, beskrev Teslas vd Elon Musk nyligen litiumproduktion som "en licens att skriva ut pengar."

Tre företag - Berkshire Hathaway Energy, Controlled Thermal och EnergySource Minerals - tror att de vet hur man drar ut litium ur 600-graders saltlösningen. Genom att ta bort föroreningar på ett sätt som är mycket mer miljövänligt än andra former av litiumproduktion, hoppas dessa företag kunna förfina saltlösningens innehåll till en form av litium som batteritillverkare kan använda.

"Jag vill än en gång uppmana entreprenörer att gå in i litiumraffineringsbranschen. … Det är en licens att skriva ut pengar.”

Två av företagen vill starta kommersiell produktion inom två år, och den kombinerade litiumproduktionen av alla tre skulle kunna nå 100,000 2027 ton omkring 50, baserat på företagets mål - tillräckligt för att driva mer än XNUMX miljoner elbilar. Det betyder saltlaken från Saltonhavet, en giftig vattenmassa som anses vara en folkhälsa akut, är potentiellt värd 6 miljarder dollar.

Litium representerar också en stor källa till jobb och skattepengar för en av de fattigaste delarna av Kalifornien, där hushållens medianinkomst ligger 40 % under statens genomsnitt. I sin entusiasm över resursen har delstaten Kalifornien redan satt en skatt på 400 USD per ton för de första 20,000 XNUMX ton Salton Sea litium för att hjälpa till att återställa det djupt nödställda området, där invånarna möter höga frekvenser av lungsjukdomar på grund av giftigt damm vinden har plockat upp från det krympande havets botten. För staten är det en win-win: Projektet kan "tillhandahålla de resurser som krävs för att påskynda övergången till ren energi samtidigt som det skapar nya jobb och ekonomisk utveckling i lokalsamhället", berättade guvernör Gavin Newsoms kontor. forbes via e-post.

Men det finns ett problem för Kaliforniens Lithium Valley: Tekniken för att suga det dyrbara litiumet ur den kokande heta saltlösningen, som är mycket frätande och laddad med gifter som arsenik och bly, är oprövad. Det gör vissa lokalbefolkning nervösa, som oroar sig för att vara en "experimentell zon" för den nya branschen. Experter säger att det kan ta många år innan regionen lever upp till sin potential som den grönaste platsen att skörda den dyra metallen som är avgörande för landets övergång till elfordon.

Ett företag som heter Lilac Solutions, som har skapat en jonbytarteknologi för att separera litium från en mängd olika saltlösningar, har beslutat att undvika att arbeta med den överhettade giftiga saltlaken i Saltonhavet eftersom den är så svår att hantera. Tillsammans med problemen som kommer från att hantera en 600-graders vätska, måste alla som försöker extrahera litium också se till att dessa andra farliga material i saltlösningen inte flyr ut i luften vi andas.

"Det finns utmaningar relaterade till den mycket höga temperaturen och materialen, inklusive giftiga material, som löses upp i den", säger David Snydacker, Lilacs grundare och VD, som är van att arbeta med saltlösningar som inte har samma föroreningar eller värmeproblem. "Att lösa dessa utmaningar är avgörande för att få dessa projekt i produktion."

"Saudiarabien av litium"

Idag kommer det mesta av litium från Sydamerika och Australien, där det erhålls genom att översvämma saltlägenheter eller genom brytning av hårda berg - processer som ofta överbeskattar vattenförsörjningen i områden där den resursen är begränsad, producerar rester, skadar markens bördighet och försämrar grundvattnet. Men vid Saltonhavet pumpas redan litiumrik saltlake upp till ytan för att driva 11 geotermiska kraftverk. Den nya planen är att sätta på ett steg till: utvinna litium och andra högvärdiga mineraler innan du skickar tillbaka grejerna dit de kom ifrån, tusentals fot under jorden.

Förespråkare säger att utvinning av litium från saltlaken kommer att vara mycket mer grönt eftersom det är en sluten procedur som drivs av kolfri geotermisk energi som helt undviker konventionella gruvtekniker. Berkshire Hathaway Energy, Controlled Thermal och EnergySource Minerals testar sina egna patenterade kemiska separationsprocesser, där du passerar saltlösning genom ett filtreringssteg som drar ut litiumet, samtidigt som resten av de giftiga kemikalierna lämnas kvar. Helst utsätts saltlaken aldrig ens för den fria luften ovan jord.

"Litium behöver verkligen nya källor och nya processer för att dra industrin in på 21-talet."

När Lithium Valley väl har skalats upp skulle Lithium Valley en dag kunna leverera 600,000 XNUMX ton litium årligen, enligt amerikanska myndigheters uppskattningar.

"Det är förmodligen bland de 10 största litiumfyndigheterna i världen", säger Michael McKibben, en geolog vid University of California, Riverside, som ägnar mycket av sin tid åt att studera Saltonhavets metallproducerande potential. Han uppskattar att Saltonhavets litiumkapacitet är nästan lika stor som världens största fyndigheter i Bolivia och Chile tillsammans, 32 miljoner ton.

Den rikedomen av Salton Sea litium har varit döpt till en ny guldrush i de senaste nyheterna. Det är "det vi kallar litiums Saudiarabien", sa Newsom i ett rundabordssamtal med president Joe Biden tidigt i år.

För att utnyttja Saltonhavets löfte har staten delat ut cirka 13 miljoner dollar i bidrag till Berkshire Hathaway, Controlled Thermal och EnergySource Minerals för prototyputvinningsprojekt under de senaste fem åren.

"Litium behöver verkligen nya källor och nya processer för att dra industrin in i 21-talet, och Salton Sea är en av de källor som industrin hoppas på att bli framgångsrik", säger Simon Moores, VD för Benchmark Mineral Intelligence, en inflytelserik analytiker vars synsätt för globala källor och pristrender för råvaror för elbilsbatterier följs i stor utsträckning av investerare.

Men trots rosa prognoser från Controlled Thermal, EnergySource och Berkshire Hathaway Energy att producera sammanlagt 100,000 2027 ton litium årligen så snart som XNUMX, har det aldrig gjorts att få högraffinerat litium från geotermisk saltlösning i industriell skala.

Produktionsnivån som Lithium Valley förespråkar föreslår "är mycket osannolikt till omöjligt" under de närmaste åren eftersom utvinningsprocessen är så komplex, säger Moores. Hans London-baserade företag, som spårar metaller som behövs av batteriindustrin, tror att det kan ta minst ett decennium att nå den volym de säljer och uppskattar istället att litium från Salton Sea saltlösning i bästa fall kommer att vara 30,000 2030 ton år XNUMX.

"Med dessa saker upptäcker jag att operatörer och finansiärer tenderar att överskatta det korta perspektivet men att underskatta det långsiktiga," säger Moores.

"Ingen har gjort det här ännu"

När du kör runt Saltonhavet kan du se den frätande kraften i den underjordiska saltlaken. De superheta grejer, som kan äta igenom stål och cement, rostar snabbt områdets kraftverk, vilket gör att de ser äldre och mer nedgångna ut än de är. Industriområdena, som behöver ständigt renoveras och målas om allt eftersom saltlaken sliter bort dem, skymtar som steampunkskulpturer ur ökendiset.

I ett dammigt fält bredvid EnergySources framtida litiumanläggning, mindre än en mil från själva havet, finns ett kluster av torra lerkrukor som ser ut som miniatyrvulkaner. Dessa högar är en biprodukt av det underjordiska system som företagets geotermiska kraftverk bredvid använder, orsakade av en underjordisk ansamling av koldioxid som tränger upp till ytan genom grundvattenytan och marken.

På den här tomten förbereder EnergySource sig för att börja bygga sin litiumbearbetningsanläggning i oktober, som blir den första i regionen. När den är färdig 2024 bör den kunna utvinna 20,000 7,000 ton litium och dra ut den ur de XNUMX XNUMX liter saltlake som rinner ut från det anslutande kraftverket varje minut.

Raffineringsoperationen kommer att kosta "hundratals miljoner dollar", säger vd Eric Spomer forbesutan att utveckla detaljerna. EnergySource, som fick ett ej avslöjat investeringsbelopp i maj från oljefältsserviceföretaget Schlumberger och den litiumorienterade utvecklaren TechMet, samlar för närvarande in pengar som krävs för att slutföra det, även om Spomer avböjde att säga hur mycket företaget fortfarande behöver.

Han håller med om att projektet är långt ifrån ett enkelt åtagande. "Ingen har gjort det här ännu", säger han. Men hans förtroende härrör från ett pilotprogram som företaget har drivit där sedan 2016, finansierat med ett anslag på 2.5 miljoner dollar från California Energy Commission. Spomer säger att piloten har hjälpt till "försäkra oss om att vi har en process som fungerar, producerar säljbara litiumprodukter, speciellt litiumhydroxid av batterikvalitet, och som är kommersiellt gångbar."

EnergySource drar litium från saltlösningen med hjälp av en egenutvecklad teknologi som det utvecklat kallad iLiAD som företaget säger är branschens mest effektiva. Till skillnad från Berkshire Hathaway och Controlled Thermal planerar EnergySource också att utvinna och sälja zink och mangan från saltlaken.

"Vi tenderar inte att göra anspråk om vi inte är mycket övertygade om att vi kan leverera", säger Spomer.

Controlled Thermals vd Rod Colwell är lika optimistisk. "Återvinningen av mineraler från geotermisk saltlake eller till och med bara saltlake har pågått hos Dow Chemical i 80 år. Det är inget nytt och nytt”, säger Colwell, vars företag i Imperial County, Kalifornien, driver sin första testbrunn vid det passande namnet Hell's Kitchen på den varma, dammiga sydöstra stranden av Saltonhavet.

"Det enda sättet vi ska optimera är att köra det."

Namnet går tillbaka till en tid då området faktiskt var en ö i sjön, innan vattnet drog sig tillbaka och förvandlade det till en halvö. På 1920-talet, excentrisk lokal entreprenör kapten Charles E. Davis drev ett kafé och dancehall som heter Hell's Kitchen på vad som då var känt som Mullett Island.

För tillfället finns det inga tecken på det färgglada förflutna och lite som indikerar dess stora framtid. Controlled Thermals plats, mittemot ett sönderfallande gammalt stenhus, åkrar och bredvid en bevattningskanal, består av ett enda ångtorn som nyligen byggts över en testbrunn och ett tiotal tillfälliga strukturer som liknar semi-truck trailers som bearbetar saltlösning från brunnen . Webbplatsen såg mer imponerande ut i slutet av förra året när en massiv, flervånings borrigg tillfälligt tornade sig över den.

Om allt går väl kommer platsen om cirka två år att ha ett högteknologiskt komplex med en kombinerad geotermisk energianläggning och litiumanläggning som liknar en av Musks Tesla Gigafactorys.

Efter att Controlled Thermal öppnar ett kraftverk på platsen nästa år vill Colwell att nästa fas av projektet ska kunna producera 25,000 2024 ton litiumkarbonat, den raffinerade form som batteritillverkare behöver, med kommersiell verksamhet som startar 75,000. Företaget har för avsikt att att stadigt expandera, lägga till fler geotermiska brunnar för att så småningom producera upp till XNUMX XNUMX ton per år - ett åtagande som kommer att kosta "i miljarder", sa Colwell utan att utveckla det.

"Det enda sättet vi ska optimera är att köra det," sa han och erkände att det kan finnas hakar. "Anta bara att du aldrig kommer att få det rätt på papper."

Berkshire Hathaway Energy, den sista av de tre litiumtillverkarna i Salton Sea, är också mitt uppe i att testa sin teknologi. Det öppnade nyligen sin första testanläggning för litiumextraktion i en tvåvånings khakifärgad industribyggnad intill en av sina geotermiska anläggningar. På en 10:e plats av storleken på en framtida kommersiell anläggning finansierades anläggningen med 14.9 miljoner dollar från US Energy Department och 6 miljoner dollar från California Energy Commission. Företaget har för närvarande sju gånger den geotermiska kraftproduktionskapaciteten vid sina 10 Salton Sea-anläggningar som den enda anläggning EnergySource använder och kommer sannolikt att bli den största litiumproducenten eftersom den ökar produktionen med start 2026.

BHE avböjde att delta i denna berättelse. Jonathan Weisgall, vicepresident för regeringsrelationer för Berkshires energidivision och medlem av Kaliforniens Lithium Valley Commission, svarade inte på flera förfrågningar om kommentarer om dess Salton Sea-planer.

Oavsiktliga konsekvenser

Kaliforniens litiumrush är den senaste källan till spänning - och förväntan på pengar och jobb - i en torr, fattig del av staten som har blivit besviken över tidigare lovande utveckling.

Saltonhavet är delstatens största inlandsvatten, som ligger ungefär en timme sydost om Palm Springs och inte långt från den årliga musikfestivalen i Coachella. Det var ett prisvärt, familjesemestermål från 1920-talet till 60-talet, känt för motorbåtstävlingar och prickigt med motell, restauranger och campingplatser. På sin topp drog "Salton Riviera" till och med fler besökare än Yosemite National Park, Enligt San Diego Union-Tribune. Men turistverksamheten bleknade när dess salta vatten blev giftigt från lokala gårdars kemiska avrinning. Föroreningarna decimerade också fiskpopulationen, vilket hotade dess roll som en viktig vägstation för flyttfåglar.

I dag är resterna av Saltonhavets turist glansdagar till stor del spökstäder, med undantag för en artistkoloni i trailerpark i Bombay Beach och Slab City, en campinggemenskap nära de geotermiska fälten där invånarna lever av nätet i trailers och semi. -permanenta bostäder som delar en vårmatad gemenskapsdusch. Områdets medianhushållsinkomst är $46,222 40, 18% under statens genomsnitt, och fattigdomsgraden är XNUMX%. Giftigt damm från sjön är torrt strand sängen är kopplad till höga frekvenser av astma, allergier och lungsjukdomar för lokalbefolkningen, särskilt de som bor nära dess södra spets där litiumverksamhet kommer att finnas.

"Vem kommer att vara ansvarig för att betala för de oavsiktliga konsekvenserna av folkhälsan fem, 10, 20 år senare?"

Vissa invånare är hoppfulla att litium kommer att innebära jobb och investeringar för ett område som verkligen behöver dem, men det finns oro för att ökad industriell aktivitet kan förvärra lokala föroreningsproblem, särskilt om gifter i saltlaken släpps ut under utvinningsprocessen.

Lilac's Snydacker noterar att att dra ut litiumet utan att släppa ut saltlakens gifter i luften skapar tekniska utmaningar. "Du behöver ett sätt att hantera dessa riskproblem och lägga allt tillbaka under jorden," säger han. "Om du inte kan återinjicera det materialet har du inget projekt."

"Allt vi hör från företagen är "det kommer att bli lätt för oss att ta ut litiumet", säger Patricia Leal-Gutierrez från sjöns North Shore, som arbetar med lokala organisationer i Salton Sea-regionen och har bott i East Coachella Valley hela sitt liv. "För många medlemmar i samhället, inklusive mig själv, vet vi att det kommer att få oavsiktliga konsekvenser."

"Vem kommer att vara ansvarig för att betala för de oavsiktliga konsekvenserna av folkhälsan fem, 10, 20 år senare?" Hon sa. "För att när vi kommer till den punkten är det vanligtvis för sent att svara och bördan faller på samhället. Vi måste agera tidigt och skissera sätt att hantera framtida oavsiktliga konsekvenser.”

Det finns en historia till just den oro. Simbol, det första företaget med planer på att ta upp litium från Salton Seas geotermiska saltlösning, misslyckades 2015 — kort efter det avvisade en 325 miljoner dollar köperbjudande från Musks Tesla föregående år.

Leal-Gutierrez känslor återgavs nyligen yttrande bit i The Desert Sun tidningen i slutet av augusti av två andra lokala kvinnor som oroade sig över det nya med att dra litium från geotermisk saltlake.

"Vi vägrar att vara experimentella zoner för klimatförändringsprogram som har obevisade fördelar och okända miljöeffekter, såsom litiumutvinning", skrev Cecilia Dora Armenta, bosatt i Salton City i 29 år, och Elizabeth Jaime, en mamma till två barn med astma. "Vi är oroade över att vinsten som kommer att bli resultatet av litiumutveckling är viktigare för beslutsfattare än vår hälsa."

EnergySources Spomer säger att företaget försöker hålla lokalbefolkningen i slingan, håller offentliga möten och diskuterar en nyligen avslutad miljökonsekvensrapport som lämnats till staten. "Även om väldigt få människor dök upp", sa han. Sedan dess sa han att företaget har distribuerat informationspaket och är öppet för att hålla fler evenemang. "Vi visar gärna runt dem och berättar för dem vad vi gör."

"Closed-loop" litium

Kalifornien är inte den enda staten med rik litiumpotential. Grannlandet Nevada har betydande fyndigheter nära Thacker Pass. Men att få den från den källan skulle innebära att den urlakas från lera laddad med materialet med hjälp av en syra. Tillsammans med potentialen för miljöskador motsätts projektet av lokala Paiute-Shoshone stammedlemmar, som anser att regionen är helig eftersom det var platsen för en massaker.

Det faktum att Salton Sea litium skulle kunna undvika de skadliga effekterna av gruvdrift och överdriven vattenanvändning är en viktig anledning till att General Motors vill arbeta med Controlled Thermal och har investerat ett ej avslöjat belopp i företaget.

Regionens "direkta litiumutvinning" undviker dammar som används i Sydamerika och avfall som genereras av gruvbrytning av hårda berg, vilket gör det till "ett slutet system", säger Timothy Grewe, som leder GM:s elektrifieringsstrategi och battericellsteknik. "Det är inrättat för att vara en mycket lägre kostnadsförsörjningskedja."

Ändå vet biltillverkaren att det finns hinder. "Du måste gå igenom verkligheten i högvolymproduktion," säger Grewe. "Hur mycket kostar det egentligen att kapitalisera direkt litiumextraktion? Vad händer när saltlösningen ändras och kommer ut i en annan vulkansaltlösning?”

Hans frågor kommer sannolikt inte att besvaras på några år när produktionen börjar öka.

Det har inte hindrat Controlled Thermal från att hitta andra kunder: Tillsammans med GM har man också ett avtal om att sälja litium till Stellantis för sin elbilsverksamhet. Colwell säger också att han gör frekventa resor till Asien för att träffa koreanska och japanska batteriföretag som han hoppas så småningom kommer att lokalisera katodproduktion nära Salton Sea-regionen. "Det är bara kommersiellt och miljömässigt vettigt", säger han.

Hittills är det enda batteriföretaget som säger att det planerar att ansluta sig till litiumoperatörerna Statevolt, en europeisk startup som sade i april det kommer att bygga en stor anläggning för 4 miljarder dollar och hämta litium från Controlled Thermal. Statevolt svarade inte på en begäran om detaljer om när den anläggningen kan öppna och hur mycket av dess finansiering har säkrats.

”Att skala upp till demonstration kräver arbete. Sedan kräver det mycket arbete att skala från demonstration till reklam.”

Men för närvarande, företag som Redwood Materials, som återvinner metaller från batterier och elektronik och förbereder sig för att göra litiumkatoder på en ny växt i Nevada för elbilsbatterier, har inga planer på att hämta litium från Salton Sea-regionen. VD JB Straubel, en av Teslas grundare, avböjde att kommentera hans förväntningar på Salton Sea litium.

Berkshires Weisgall varnade också för hur saker och ting kommer att fortsätta vid Saltonhavet i april under ett offentligt forum sponsrat av UC Riverside. Att dra ut litium ur geotermisk saltlake har "gjorts i laboratoriet, men att skala upp till demonstration kräver arbete. Sedan kräver det mycket arbete att skala från demonstration till reklam.”

”Det är inte alkemi; litiumet finns där, sa Weisgall. "Men vi måste göra det här på rätt sätt."

MER FRÅN FORBES

MER FRÅN FORBESHögst betalda tennisspelare 2022: Ny generation tar över från Federer och SerenaBy Brett Knight
MER FRÅN FORBESTikTok, sjukhus och handledningsappar: de många tentaklerna i kinesiska tekniska Giant ByteDanceBy Alexandra S. Levine
MER FRÅN FORBESWeWorks medgrundare Adam Neumanns nya fastighetsstartup låter väldigt mycket som en han investerade i för två år sedanBy Iain Martin
MER FRÅN FORBESMer än hälften av alla Bitcoin-affärer är falskaBy Javier Paz