Geotermisk energi kan förändra hur litium framställs

Sydvästra England är känt för sin dramatiska kustlinje, grönskande landsbygd och färska skaldjur. Om allt går enligt planerna kan ytterligare en sträng läggas till regionens båge under de närmaste åren: litiumextraktion.

I grevskapet Cornwall pågår ansträngningar för att utnyttja områdets naturresurser och etablera en industri som en dag skulle kunna producera både förnybar energi och etablera en lokal litiumkälla.

Vid sidan av dess användning i mobiltelefoner, datorer, surfplattor och en mängd andra prylar som är synonyma med det moderna livet, är litium avgörande för elfordon och batterilagring, två tekniker med en stor roll att spela i planetens övergång till en framtid med låga och nollutsläpp .

Exempel på hur denna begynnande sektor kan utvecklas under de närmaste åren inkluderar Geothermal Engineering Ltd, ett företag baserat nära den Cornish staden Redruth som specialiserat sig på utveckling och drift av geotermiska projekt.

Vid sidan av sin planerade verksamhet inom förnybar energi arbetar GEL också med ett försöksprojekt kring utvinning av litium från geotermiska vatten. Det är ett samarbete med ett annat företag, Cornish Lithium, via ett joint venture som kallas GeoCubed.

"Syftet är att visa att litiumhydroxid, en nyckelkomponent i litiumjonbatterier som används i elfordon, kan produceras i Cornwall från naturligt förekommande geotermiskt vatten med ett netto-noll koldioxidavtryck", säger GEL.

Projektet i Cornwall är inriktat på direkt litiumextraktion, eller DLE. Enligt US Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory kan tekniken bakom DLE "i stort sett grupperas i tre huvudkategorier: adsorption med hjälp av porösa material som möjliggör litiumbindning, jonbyte och lösningsmedelsextraktion."

Även om det finns spänning om dess potential, varnar NREL för att det "förblir en utmanande uppgift" att skala upp ovanstående metoder till vad den kallar "full produktionskapacitet."

"Till exempel är att utveckla ett fast material som binder med bara litium en enorm utmaning i geotermisk saltlösning som innehåller många mineraler och metaller", står det.

Projekt som det i Cornwall kommer vid en tidpunkt då oron kring hållbarhet och ESG ökar. Säkerheten för globala leveranskedjor är en annan fråga, särskilt när den stora majoriteten av litiumproduktionen för närvarande domineras av länder som Chile, Kina, Australien och Argentina.

Mot denna bakgrund kan det vara oerhört viktigt att kommersialisera mindre intensiva, mer lokala och lättillgängliga sätt att anskaffa litium i framtiden.

Stora ekonomier och biltillverkare lägger också upp planer för att öka antalet elfordon på våra vägar. Samtidigt visar strävan att utöka kapaciteten för förnybar energi inga tecken på att ge upp.

Julia Poliscanova är senior director för e-mobilitet på Transport & Environment, en kampanjgrupp med huvudkontor i Bryssel. När hon pratade med CNBC beskrev hon litium som "oersättligt för alla våra gröna övergångar."

När det kom till hållbar inköp av litium och andra material sa Poliscanova att "medellång till lång sikt är det uppenbart att den stora majoriteten av det måste komma från cirkulära affärsmodeller, framför allt återvinning."

Hon noterade hur det skulle bli "verkligen enorm tillväxt och efterfrågan" under de närmaste decennierna. Detta skulle på kort till medellång sikt kräva nya utvinningstekniker.

Poliscanova utökade sin poäng och sa att majoriteten av litium som kommer att användas 2030 inte hade extraherats ännu.

"Det är där geotermiskt litium kommer in", sa hon, "eftersom det nya litiumet, de nya resurserna vi ... behöver, det måste utvinnas på ett hållbart sätt och måste ha den lägsta påverkan på miljön och våra samhällen."

GeoCubeds pilotanläggning på 4 miljoner pund (5.46 miljoner dollar) kommer att fokusera på en rad direkta litiumextraktionstekniker. Det övergripande målet är att så småningom utveckla en kommersiell anläggning vid GEL:s United Downs Deep Geothermal Power Project.

I en intervju med CNBC beskrev Ryan Law, GEL:s grundare och verkställande direktör, möjligheten som hans företag var ute efter att dra nytta av. Under dess yta är Cornwall hem för mycket granitsten som i sin tur har en hög litiumhalt, förklarade Law.

"Kombinationen av att granitberget är rikt på litium och varmt vatten - hett vatten kan absorbera mer litium - betyder att vattnet som vi tar upp till ytan vid United Downs för att driva vårt kraftverk har en mycket hög litiumhalt", sa han .

"Nästa steg är: hur får vi ut det?" Law fortsatte med att säga. "Och det är vad vi har tittat på i samarbete med ett antal partners."

Ändra tider

GEL är ett av flera företag som vill utveckla anläggningar fokuserade på direkt litiumextraktion. Vid sidan av GeoCubed arbetar Cornish Lithium även med ett antal andra projekt.

På andra ställen, i april 2021, sade Vulcan Energy Resources, som är listade i Australien, att dess pilotanläggning för direkt litiumextraktion, belägen i Tysklands övre Rhendalen, hade startat sin verksamhet.

I USA i november meddelade ett företag som heter Controlled Thermal Resources att deras borrprogram vid Hell's Kitchen Lithium and Power-projektet i Kalifornien hade börjat.

Vid den tiden sa VD Rod Colwell att företaget "var enligt schemat för att leverera projektets första 50MW förnybar baskraft i slutet av 2023 och uppskattningsvis 20,000 2024 ton litiumhydroxid XNUMX."

Projektet Hell's Kitchen väcker uppmärksamhet från några stora aktörer. Förra sommaren sa General Motors att de "gått överens om att bilda en strategisk investering och kommersiellt samarbete med Controlled Thermal Resources för att säkra lokalt och billigt litium."

"Som den första investeraren kommer GM att ha de första rättigheterna på litium som producerats av det första steget av Hell's Kitchen-projektet, inklusive en option på ett flerårigt förhållande," tillade biltillverkaren senare.

Ovanstående utvecklingar befinner sig i olika stadier av progression, men om de kan producera i stor skala kan det leda till en havsförändring i hur litium skördas.

Enligt NREL kommer majoriteten av litium från "dagbrottsgruvor eller litiumhaltigt saltvatten under saltlägenheter."

Den beskriver det senare som att saltvatten som innehåller litium "pumpas in i stora bassänger där det avdunstar under solen."

Miljöeffekterna av sådana processer kan vara betydande. NREL säger att både dagbrottsbrytning och saltlägenhetsmetoden "kan leda till landförstörelse, potentiell förorening och hög vattenförbrukning, särskilt i områden som redan lider av torka och ökenspridning." Det tillägger att de också tar upp en betydande mängd utrymme.

DLE, däremot, möjliggör en "en mer hållbar litiumförsörjning, inklusive användning av geotermisk energi som den förnybara kraftkällan för produktion."

Transport & Environments Poliscanova fortsatte med att betona vikten av geotermiskt litium som ett komplement till insatser för återvinning och idéer om en cirkulär ekonomi. Återvinning, sa hon senare, borde vara "prioritet nummer ett."

Återvinning ser verkligen ut att ha en nyckelroll att spela framöver, särskilt inom elbilssektorn. Elon Musks Tesla säger till exempel att alla dess skrotade litiumjonbatterier är återvunna.

Och redan i november sa det svenska batteriföretaget Northvolt att de hade producerat sin första battericell med vad den beskrev som "100 % återvunnet nickel, mangan och kobolt."

Tillbaka i Cornwall fortsätter GeoCubed-projektet. Tidigare denna månad sa det att det hade valt ett företag som heter Ross-shire Engineering för att förse sin pilotanläggning med stöd relaterat till teknik, upphandling, konstruktion och driftsättning, eller EPCC.

Dess uttalande hänvisade också till ett elektriskt dränkbar pumptest utfört av GEL i augusti 2021, vilket resulterade i insamlingen av "ett bulkprov av geotermiskt vatten."

GeoCubed sa att nivåerna av litiumkoncentrationer i provet var "uppmuntrande" och tillade att "andra viktiga biprodukter som cesium, rubidium och kalium visade sig ha förhöjda nivåer."

Om allt går enligt planerna kommer pilotanläggningen att tas i drift i slutet av mars i år.