Bơm nước nóng, tách lithium và sử dụng nó để sản xuất pin cho xe điện — ý tưởng về lithium như một sản phẩm phụ tương thích với môi trường và sẵn có trong khu vực của các nhà máy năng lượng địa nhiệt có vẻ rất hứa hẹn.
Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa rõ liệu việc khai thác lithium trong nước có thực sự đáng giá hay không. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) hiện đã tóm tắt tình trạng hiện đại, phân tích thị trường nguyên liệu thô và đánh giá công nghệ.
>> Tham khảo: Các kỹ sư mở đường cho các bộ phận giả vận hành bằng dây thần kinh trong tương lai.
Theo họ, về mặt lý thuyết, có thể khai thác hàng nghìn tấn lithium mỗi năm ở Đức, nhưng các khía cạnh quan trọng vẫn cần được làm rõ.
Đối với quá trình chuyển đổi năng lượng, châu Âu cần rất nhiều pin và đủ lithium để sản xuất chúng. Theo đó, Liên minh Châu Âu (EU) phân loại lithium là một nguồn tài nguyên quan trọng. Có nguy cơ thiếu hụt lithium.
“Chúng tôi hoàn toàn phụ thuộc vào nhập khẩu. Trên toàn thế giới, 80% nguồn lithium đến từ Chile và Australia,” Valentin Goldberg từ Viện Khoa học Địa chất Ứng dụng (AGW) của KIT cho biết. “Đồng thời, chúng tôi cố tình chấp nhận các chi phí môi trường lớn do khai thác lithium thông thường ở các quốc gia này, bao gồm các tác động tiêu cực đến nước ngầm.”
Ngược lại, việc khai thác liti trong các nhà máy điện địa nhiệt được lên kế hoạch dựa trên cơ sở hạ tầng hiện có ở châu Âu, nơi một lượng lớn nước nhiệt với nồng độ liti đôi khi cao đang được khai thác.
Sau khi sản xuất năng lượng, lithium sẽ được tách ra và phần nước còn lại sẽ được đưa trở lại lòng đất, như thường lệ trong quá trình vận hành. “Về nguyên tắc, chúng tôi rất tích cực về công nghệ này.
>> Tham khảo: Xác định cấu trúc của vật liệu anion.
Hầu như không cần bất kỳ không gian nào, chi phí vận chuyển và môi trường sẽ thấp,” Goldberg nói. Để xác định một cách thực tế thị phần tiềm năng của lithium trong nước trong tương lai, Goldberg và các đồng nghiệp của ông từ AGW đã thu thập kiến thức sẵn có, phân tích nó và lần đầu tiên tính toán tiềm năng cho Đức.
Khai thác liti trong khu vực để bổ sung tài nguyên theo cách thân thiện với môi trường
Khối lượng khai thác lithium tiềm năng không chỉ phụ thuộc vào nồng độ lithium của nước mà còn phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy phụ thuộc vào vị trí và kích thước hồ chứa.
Để ước tính, các nhà nghiên cứu đã phân tích các địa điểm tiềm năng ở Đức, nghiên cứu thị trường nguyên liệu thô và đánh giá các công nghệ khác nhau về hiệu quả, khả năng ứng dụng và tích hợp trong sản xuất năng lượng địa nhiệt.
Tiến sĩ Fabian Nitschke, AGW, người cũng tham gia cho biết: “Trên cơ sở này, chúng tôi đã đạt được ước tính sản lượng hàng năm lạc quan vào khoảng 2600 đến 4700 tấn lithium cacbonat tương đương, với điều kiện là tất cả các nhà máy năng lượng địa nhiệt có liên quan đều được trang bị các hệ thống cần thiết”, trong các nghiên cứu.
“Với điều này, chúng tôi có thể đáp ứng khoảng 2 đến 13% số lượng hàng năm cần thiết cho việc sản xuất pin theo kế hoạch ở Đức.” Việc xây dựng thêm các nhà máy điện địa nhiệt có thể làm tăng khối lượng khai thác. Tuy nhiên, sẽ mất ít nhất 5 năm để một nhà máy điện mới được lên kế hoạch bắt đầu hoạt động.”
Xét về sự thiếu hụt lithium toàn cầu được dự đoán và kế hoạch sản xuất pin, tình hình ở Đức sẽ sớm xấu đi. Vì lý do này, lithium từ các nhà máy điện địa nhiệt sẽ không có gì ngoài việc bổ sung các nguồn lực nhập khẩu trong trung hạn,” Nitschke nói.
>> Tham khảo: Biến đổi khí hậu tác động đến các ngọn núi trên quy mô toàn cầu.
So sánh trực tiếp các công nghệ khác nhau
Các tiên lượng vẫn còn nhiều điều không chắc chắn: Kích thước và nguồn gốc của tài nguyên lithium trong các hệ thống địa nhiệt cũng như phản ứng của các hồ chứa đối với việc khai thác liên tục đang được nghiên cứu vào lúc này.
Hơn nữa, các công nghệ khai thác còn lâu mới hoàn thiện — các quy trình phát triển thiết yếu và các thử nghiệm dài hạn vẫn đang được tiến hành.
Tiến sĩ Tobias Kluge, AGW, một tác giả khác của nghiên cứu cho biết: “Nhưng so sánh trực tiếp đã cho thấy những ưu điểm và nhược điểm cụ thể có liên quan đặc biệt đến việc khai thác lithium hiệu quả về mặt kinh tế”.
“Nhu cầu bổ sung tài nguyên, thiệt hại do lắng đọng trong lỗ khoan và các đơn vị khai thác, và tiêu thụ năng lượng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế.”
Cần có sự chấp nhận rộng rãi của công chúng
Tuy nhiên, việc phát triển công nghệ hay địa điểm phù hợp không phải là yếu tố quyết định liệu lithium có được chiết xuất tại các nhà máy điện địa nhiệt của Đức hay không.
Valentin Goldberg nhấn mạnh rằng cần phải có sự ủng hộ và chấp nhận của công chúng. “Các ấn phẩm của chúng tôi trên tạp chí” Grundwasser” (nước ngầm) không chỉ đề cập đến các chuyên gia.
Chúng tôi muốn mang đến cho những người ra quyết định về chính trị và công nghiệp cũng như công chúng quan tâm cơ hội thông tin trực tiếp và độc lập về các cơ hội và thách thức.”
>> Tham khảo: Điều khiển từ xa để chuyển gen.
Bây giờ, những phát hiện có thể được sử dụng làm cơ sở cho nghiên cứu và phát triển trong tương lai trong lĩnh vực này. Các nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ hoạt động nghiên cứu địa năng lượng do Nhóm Công nghệ Hồ chứa và Năng lượng Địa nhiệt của AGW điều phối trong Dự án Năng lượng Trường Nghiên cứu Helmholtz và Dự án Mỏ nước muối do Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Liên bang (BMBF) tài trợ.
