Rynek litu przypomina dziś pole bitwy, gdzie zapotrzebowanie gwałtownie wyprzedza możliwości produkcji. Za elektrycznymi samochodami, magazynami energii dla fotowoltaiki i miliardami przenośnych urządzeń stoi jedno kluczowe pytanie – skąd wziąć wystarczająco dużo tego srebrzystego metalu? Dotychczasowe źródła, choć wydajne, mają swoje granice, a teraz okazuje się, że odpowiedź może pochodzić z nieco zapomnianego minerału, który właśnie otrzymał technologiczną szansę na nowe życie. Proponowana przez badaczy nowa technologia, LithSonic, ma na celu zmianę sensu petalitu w procesie pozyskiwania litu. Nie jest to jednak obietnica natychmiastowej rewolucji, ale raczej próba inteligentnej dywersyfikacji, która w dłuższej perspektywie może wzmocnić cały łańcuch dostaw dla transformacji energetycznej.
Znaczenie petalitu w dzisiejszym świecie
Przez dekady niekwestionowanym królem wśród minerałów litonośnych był spodumen. Jego przewaga wynikała z relatywnie wysokiej zawartości litu i dobrze opanowanych metod przemysłowego przetwarzania. Jednakże w trosce o stabilność rynku branża coraz uważniej przygląda się alternatywom. Wśród nich na pierwszy plan wysuwa się petalit, czyli krzemian litowo-aluminiowy, który może przybierać różne odcienie – od przezroczystego po różowy lub żółty, choć w zależności od domieszek.
Czytaj też: Pierwszy taki pożar magazynu energii w historii. Wynik zaskoczył nawet inżynierów
Jego historia jest zaskakująco długa i nierozerwalnie związana z samym odkryciem litu. Po raz pierwszy opisał go brazylijski przyrodnik José Bonifacio de Andrada e Silva w 1800 roku. Siedemnaście lat później szwedzki chemik Johann August Arfvedson, analizując właśnie próbki petalitu, wyizolował i zidentyfikował lit jako nowy pierwiastek. Minerał ten występuje w pegmatytach, często towarzysząc spodumenowi, a jego znaczne złoża znajdują się w Zimbabwe, Kanadzie, Brazylii i w zachodnich regionach Australii.
Dzięki swojej twardości (6-6,5 w skali Mohsa) i wysokiej temperaturze topnienia, petalit już teraz znajduje zastosowanie w przemyśle, choć głównie do produkcji specjalistycznego szkła i ceramiki odpornej na zarysowania oraz nagrzewanie. Główną przeszkodą w szerszym wykorzystaniu go jako źródła litu pozostawała właśnie trudność i kosztowność procesu ekstrakcji tego metalu z jego struktury.
Wyzwanie ekstrakcji litu z petalitu i odpowiedź naukowców
Kluczowy problem z petalitem wyjaśnia dr Leena Melag z CSIRO. Według niego minerał ten wymaga intensywnej obróbki cieplnej i ciśnieniowej, aby przekształcić go w formę nadającą się do efektywnego wydobycia litu w procesie chemicznym. Te dodatkowe etapy znacząco podnoszą koszty i komplikują całą operację w porównaniu z bardziej bezpośrednimi metodami stosowanymi dla spodumenu. Odpowiedzią na to wyzwanie ma być technologia LithSonic rozwijana przy wsparciu finansowym Australia’s Critical Minerals R&D Hub.
LithSonic obejmuje proces wywodzący się z wcześniejszego rozwiązania MagSonic, który rozwiązuje podstawowy problem związany z produkcją metalicznego litu. W wysokich temperaturach potrzebnych do reakcji chemicznej lit przechodzi w stan gazowy i jest niezwykle reaktywny. Jeśli nie zostanie niemal natychmiast schłodzony, to błyskawicznie wchodzi w reakcję i powraca do postaci związanej. Przez lata ta reaktywność stanowiła poważną barierę technologiczną.
Czytaj też: Wsadzili HALS do perowskitowych ogniw słonecznych. Efekty są niebywałe
Proces LithSonic radzi sobie z tym wyzwaniem stawianym przez petalit, wykorzystując zjawisko przepływu naddźwiękowego, znane chociażby z konstrukcji silników rakietowych. Dzięki ultraszybkiemu chłodzeniu, zwanemu gaszeniem szokowym, możliwe jest ustabilizowanie metalicznego litu zanim zdąży on przereagować. Osiągnięcie tego w skali przemysłowej stanowiło dotychczas poważne wyzwanie.
Technologia ta oferuje kilka wyraźnych zalet. Może być stosowana do różnych surowców zawierających lit, nie ograniczając się wyłącznie do petalitu. Produktem końcowym jest metaliczny lit w formie proszku lub sztabek, który jest gotowy do bezpośredniego użycia w produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych, elektroniki czy stopów aluminium. Co istotne, sam proces jest przedstawiany jako czystsza i potencjalnie mniej inwazyjna dla środowiska alternatywa dla konwencjonalnych metod wydobycia.
Perspektywa zdywersyfikowanego łańcucha dostaw
Nikt rozsądny nie spodziewa się, że petalit zastąpi spodumen z dnia na dzień. Chodzi o coś zupełnie innego, bo o budowę większej odporności. W sytuacji, gdy globalne zapotrzebowanie na akumulatory rośnie w sposób niemal wykładniczy, to poleganie na jednym dominującym źródle surowca jest ryzykowne zarówno pod względem ekonomicznym, jak i geopolitycznym. Jeśli technologia LithSonic okaże się opłacalna w skali przemysłowej, to może radykalnie zmienić ekonomikę wydobycia litu z petalitu. To z kolei otworzyłoby drogę do eksploatacji złóż tego minerału w Australii, Afryce czy obu Amerykach, czyniąc je znaczącymi graczami na rynku. Taka dywersyfikacja mogłaby wpłynąć na stabilność cen i bezpieczeństwo dostaw dla producentów akumulatorów na całym świecie.
Czytaj też: Wyciągnęli asa z rękawa. Ten akumulator zniesie 4000 ultraszybkich ładowań bez zgonu
Warto zwrócić też uwagę na aspekt środowiskowy, który z roku na rok zyskuje na znaczeniu. Mniej inwazyjne i czystsze metody produkcji litu mogłyby stanowić odpowiedź na rosnące obawy dotyczące wpływu górnictwa litowego na ekosystemy i społeczności lokalne. Transformacja energetyczna, aby była spójna i wiarygodna, musi uwzględniać zrównoważony charakter nie tylko końcowego produktu, ale także całego łańcucha produkcji, który go umożliwia. Rozwój technologii takich jak LithSonic oraz ponowne zainteresowanie petalitem są wyraźnymi sygnałami, że branża wchodzi w nową, bardziej dojrzałą fazę. Dywersyfikacja źródeł, udoskonalanie procesów wydobywczych i poszukiwanie rozwiązań przyjaźniejszych dla środowiska tworzą razem strategię, która ma szansę zapewnić światu stabilne dostawy litu w nadchodzących dekadach. Petalit, minerał o tak bogatej historii, może wreszcie odegrać kluczową rolę w przyszłości, na którą wszyscy czekamy.