海水中有2300億噸鋰,是陸地1.6萬倍,中國已在海水提鋰發力了?
“鋰”被稱爲21世紀的白色石油,由於科學技術發展,鋰的重要性也越來越高,逐漸成爲一種重要的戰略資源。
隨着消費電子產品,以及新能源汽車的飛速發展,出貨量逐年增長,而爲這些些設備提供能源的鋰電池使用量也在增加,其重要性也逐漸凸顯出來。
然而,在自然界中的丰度只排在27位,地殼中的鋰含量只有0.0065%。鋰屬於化學性質比較活躍的金屬,在大自然中不以元素的形式存在,主要富含在鋰礦石之中。
根據美國地質調查局(USGS)2023年的報告顯示,目前全球探明的鋰礦儲量大約是9800萬噸。並且這些鋰礦資源主要分佈在南美地區,其中玻利維亞儲量爲2100萬噸,阿根廷爲2000萬噸,智利爲1100萬噸。
從中可以看出,僅僅是南美三個國家,其儲量就佔去了1半以上,剩下不到一半的存量分佈在全球其他國家。
這些探明的鋰礦中,有些開採難度大,而有些丰度低無法覆蓋成本等問題,所以目前可開採的陸地鋰資源總量大概是1400萬噸。
從目前的情況來看,鋰的數量並不是很多,所以很多人一直在心裡有個顧慮,那就是鋰礦資源是否可以支撐人類的科學技術發展。
海水中鋰資源豐富
由於擔心鋰礦資源枯竭,在一部分科研工作者把目光投向地殼深處,企圖從中發現更多鋰礦資源的時候。
另外一部分科研工作者們,則是把目光投向了海洋。畢竟相對於陸地來說,海洋更加廣闊,其佔比達到了71%左右。
根據科學家估計,陸地上的鋰儲量雖然不大,但是海洋中的鋰資源卻非常豐富,其儲量達到了2300億噸左右。
從直觀數據上來看,海水中的鋰儲量是陸地上可開採儲量的1.6萬倍左右。如果把這些全部開發出來,以目前人類的發展速度,在未來很多年都不用擔心鋰不夠用的問題。
然而,想要利用海洋中的鋰資源,有一個很大的問題,那就是“鋰”在海水中的濃度很低,只有0.1~0.2ppm(1ppm相當於百萬分之一)。
雖然海水中的鋰含量比較低,但是海水中的鋰儲量畢竟數量巨大,所以,對於科學家來說,還是有着非常巨大的吸引力。
從2003年開始就海水提鋰的相關論文發表,而最早在此方面投入研究的,是日本和美國等海洋國家,起步相對較早。
中國在這方面起步比較晚,雖然有不少科研人員從事相關領域的研究,但是大多都是停留在實驗室之中,並未涉及工業化的實際應用。
中國在海水提鋰上發力
從2015年開始,中國就開始在海水提鋰方面進行發力,這一方面是科學技術水平的提升,另外一方面是國家快速發展,對鋰的需求量也在逐年提升。
根據公開數據顯示,我國的鋰資源佔比比較少,僅佔全球總量的5.7%左右。而近些年我國又在消費電子產品,以及新能源車上面提升速度最快。
所以,我國高度依賴國外的鋰資源,其依賴度比石油還要高,目前我國石油對外的依賴度是71.2%,而對於鋰的依賴度卻達到了74.5%左右。
由於中美科技上面的競爭,美國這些年來對我國在科技領域進行打壓,而鋰可以說是目前所有科技產品的能源基石,如果沒有鋰,那些科技產品就是一個廢磚頭了。
所以,發展海水提鋰,不僅可以解決我國高速發展而鋰資源不足的情況,而且還可以防止美國在未來在“鋰”上面對我國進行封鎖。
不過,有一個好消息是,我國雖然在海水提鋰上面起步比較晚,但是在這方面進展卻很快,2018年,南京大學3位研究人員就研發出一種全新的海水提鋰的技術。
何平教授、周豪慎教授和博士生楊思勰三人一起,提出了以太陽能爲驅動能量,基於“組合電解液”的思路,利用離子會選擇性固體薄膜的恆流電解技術,並且成功從海水中提取了金屬鋰單質,他們的研究也爲後來的海水提鋰提供了新思路。
全球首個海水提鋰項目在中國落成
2023年,我國首個海水提鋰的項目在青島落成,其主要是由青島水務集團有限公司和禮思材料科技有限公司的合作項目。
根據項目方的介紹,預計今後兩年的產能能夠達到千噸級。此次海水提鋰項目所採用的是以淡化海水爲主,提鋰爲輔的思路。
在曾經很長一段時間裡,人們在進行海水淡化的時候,主要目標是把海水中的鹽分以及雜質去除掉,得到純淨水。
而青島提鋰項目,可以說是一舉兩得之舉,不僅可以淡化海水,並且以往被看做毫無用處的雜質,也可以被重新利用,進而提煉出鋰。
這主要是目前的材料科學的進步,這個項目中運用到一種新材料,可以以離子交換的方式,在海水淡化的過程中,迅速把海水中的鋰離子吸附住。
根據海水中鋰的濃度,大約淡化1000萬噸海水,就會提煉出1-2噸的酸碳鋰,並且,這個項目還提供了一個新思路。
那就是根據科學家們預估,在海水中擁有2000萬噸的黃金,如果以淡化海水爲主,提純爲輔的新思路,那麼在淡化海水的同時,以往被認爲是雜質的物質,將會得到更多的應用。
從目前的項目介紹來看,淡化海水的成本在4-5元左右,如果呈現更大的規模,成本還會進一步下降,如果形成正向循環,帶來巨大收益的話。
不僅可以解決我國北方用水的問題,而且還可以解決我國鋰資源高度依賴國外的問題,是一舉兩得的重大創舉了。