Californiens Lithium Rush For EV-batterier afhænger af tæmning af giftig, vulkansk saltlage

Salton Sea-regionen har en af ​​verdens største kendte reserver af lithium, nok til at drive batterier til mere end 50 millioner elektriske køretøjer inden for få år. Men først skal det udvindes fra varm geotermisk saltlage fyldt med giftigt materiale, en proces, der aldrig er blevet udført før i stor skala.

Wandre de ikke-asfalterede, støvede, landlige veje sydøst for Californiens urolige Salton Sea på en bagende, 112 grader Fahrenheit august eftermiddag, og to ting skiller sig snart ud. Det er usandsynligt, at denne ørken-tilstødende del af Golden State er en produktiv landbrugsregion fyldt med lucerne og hømarker, som er muliggjort af All American Canal, der bringer Colorado River-vand ind. Det barske landskab er også oversået med rustne, steampunk-strukturer - geotermiske anlæg, der producerer nok ren elektricitet til at drive næsten 70,000 hjem.

Disse planter trækker energi ud af en kogende saltlage, pumpet op til den barske overflade fra 8,000 fod under jorden. Men den dampende vulkanske gryderet er god til mere end bare dens varme: Saltonhavets saltlage er også en af ​​verdens rigeste kilder til lithium, et mineral, der er meget efterspurgt, fordi det bruges til at fremstille batterier til elektriske køretøjer. Den nye amerikanske Inflation Reduction Act, som prioriterer indenlandsk indkøb af mineraler til elbiler, kombineret med Californiens nye regel om at stoppe salget af nye benzinbiler i løbet af det næste årti, vil kun intensivere denne efterspørgsel. Med det sølvfarvede hvide metal til $70,000 pr. ton, beskrev Teslas administrerende direktør Elon Musk for nylig lithiumproduktion som "en licens til at udskrive penge."

Tre virksomheder - Berkshire Hathaway Energy, Controlled Thermal og EnergySource Minerals - tror, ​​de ved, hvordan man trækker lithium ud af 600 graders saltlage. Ved at fjerne urenheder på en måde, der er langt mere miljøvenlig end andre former for lithiumproduktion, håber disse virksomheder at forfine saltlagens indhold til en form for lithium, som batteriproducenter kan bruge.

"Jeg vil gerne endnu en gang opfordre iværksættere til at gå ind i lithiumraffineringsbranchen. … Det er en licens til at udskrive penge.”

To af virksomhederne ønsker at påbegynde kommerciel produktion inden for to år, og den kombinerede lithiumproduktion fra alle tre kan nå op på 100,000 tons omkring 2027, baseret på virksomhedens mål - nok til at drive mere end 50 millioner elbiler. Det betyder saltlagen fra Saltonhavet, en giftig vandmasse, der anses for at være en nødsituation i folkesundheden, er potentielt 6 milliarder dollars værd.

Lithium repræsenterer også en stor kilde til job og skattekroner for en af ​​de fattigste dele af Californien, hvor husstandens medianindkomst er 40 % under statens gennemsnit. I sin begejstring for ressourcen har staten Californien allerede fastsat en skat på $400 pr. ton for de første 20,000 tons Salton Sea lithium for at hjælpe med at genoprette det dybt nødlidende område, hvor beboerne står over for høje lungesygdomme på grund af giftigt støv vinden. har samlet sig fra bundet af det skrumpende hav. For staten er det en win-win: Projektet kan "skaffe de nødvendige ressourcer til at fremskynde overgangen til ren energi og samtidig skabe nye job og økonomisk udvikling i lokalsamfundet," fortalte guvernør Gavin Newsoms kontor. Forbes via email.

Men der er et problem for Californiens Lithium Valley: Teknologien til at suge det dyrebare lithium ud af den kogende varme saltlage, som er stærkt ætsende og fyldt med toksiner som arsen og bly, er uprøvet. Det gør nogle lokale nervøse, som bekymrer sig om at være en "eksperimentel zone" for den nye branche. Eksperter siger, at der kan gå mange år, før regionen lever op til sit potentiale som det grønneste sted at høste det dyre metal, der er afgørende for landets overgang til elektriske køretøjer.

Et firma kaldet Lilac Solutions, som har skabt en ionbytterteknologi til at adskille lithium fra en række forskellige saltlage, har besluttet at undgå at arbejde med den overophedede giftige saltlage fra Saltonhavet, fordi den er så svær at håndtere. Sammen med de problemer, der kommer fra at håndtere en 600-graders væske, skal enhver, der forsøger at udvinde lithium, også sikre, at disse andre farlige materialer i saltvandet ikke slipper ud i luften, vi indånder.

"Der er udfordringer relateret til den meget høje temperatur og de materialer, herunder giftige materialer, der er opløst i den," siger David Snydacker, Lilacs grundlægger og administrerende direktør, som er vant til at arbejde med saltlage, der ikke har de samme urenheder eller varmeproblemer. "At løse disse udfordringer er afgørende for at bringe disse projekter i produktion."

"Saudi Arabien af ​​Lithium"

I dag kommer det meste lithium fra Sydamerika og Australien, hvor det opnås ved at oversvømme saltflader eller gennem minedrift med hårde sten - processer, der ofte overbelaster vandforsyninger i områder, hvor denne ressource er begrænset, producerer rester, skader jordens frugtbarhed og forringer grundvandet. Men ved Saltonhavet bliver lithiumrig saltlage allerede pumpet op til overfladen for at drive 11 geotermiske kraftværker. Den nye plan er at skrue på et trin mere: udvinde lithium og andre højværdimineraler, før du sender tingene tilbage, hvor de kom fra, tusindvis af fod under jorden.

Fortalere siger, at udvinding af lithium fra saltvandet vil være meget mere grønt, fordi det er en procedure med lukket kredsløb drevet af kulstoffri geotermisk energi, der helt undgår konventionelle minedriftsteknikker. Berkshire Hathaway Energy, Controlled Thermal og EnergySource Minerals afprøver deres egne proprietære kemiske separationsprocesser, hvor du passerer saltlage gennem et filtreringstrin, der trækker lithiumet ud, mens resten af ​​de giftige kemikalier efterlades på plads. Ideelt set udsættes saltlagen aldrig engang for fri luft over jorden.

"Lithium har hårdt brug for nye kilder og nye processer for at trække industrien ind i det 21. århundrede."

Når først den er opskaleret, kunne Lithium Valley en dag levere 600,000 tons lithium årligt, ifølge amerikanske regeringsvurderinger.

"Det er sandsynligvis blandt de 10 største lithiumforekomster i verden," siger Michael McKibben, en geolog ved University of California, Riverside, som bruger meget af sin tid på at studere Saltonhavets metalproducerende potentiale. Han vurderer, at Saltonhavets lithiumkapacitet er næsten på størrelse med verdens største forekomster i Bolivia og Chile tilsammen, på 32 millioner tons.

Den rigdom af Salton Sea lithium har været døbt en ny guldfeber i de seneste nyheder. Det er "det, vi refererer til som Saudi-Arabien af ​​lithium," sagde Newsom i en rundbordssamtale med præsident Joe Biden tidligt på året.

For at udnytte Saltonhavets løfte har staten uddelt omkring 13 millioner dollars i tilskud til Berkshire Hathaway, Controlled Thermal og EnergySource Minerals til prototypeudvindingsprojekter i løbet af de sidste fem år.

"Lithium har hårdt brug for nye kilder og nye processer for at trække industrien ind i det 21. århundrede, og Salton Sea er en af ​​de kilder, industrien håber på at få succes," siger Simon Moores, CEO for Benchmark Mineral Intelligence, en indflydelsesrig analytiker, hvis udsigter for globale kilder og pristendenser for råvarer til elbiler følges bredt af investorer.

Men på trods af rosenrøde fremskrivninger fra Controlled Thermal, EnergySource og Berkshire Hathaway Energy om at producere tilsammen 100,000 tons lithium årligt så snart som 2027, er det aldrig blevet gjort i industriel skala at få højraffineret lithium fra geotermisk saltlage.

Produktionsniveauet, som Lithium Valley-fortalere foreslår, "er højst usandsynligt til umuligt" i de næste par år, fordi udvindingsprocessen er så kompleks, siger Moores. Hans London-baserede firma, som sporer metaller, der er nødvendige for batteriindustrien, mener, at det kan tage mindst et årti at nå den volumen, de udråber, og i stedet anslår lithium fra Salton Sea saltlage i bedste fald 30,000 tons i 2030.

"Med disse ting finder jeg, at operatører og finansfolk har en tendens til at overvurdere det korte sigt, men at undervurdere det lange sigt," siger Moores.

"Ingen har gjort dette endnu"

Når du kører rundt i Saltonhavet, kan du se den ætsende kraft af den underjordiske saltlage. De superhotte ting, som kan spise gennem stål og cement, ruster hurtigt områdets kraftværker, hvilket får dem til at se ældre og mere nedslidte ud, end de er. De industrielle steder, som trænger til løbende renovering og ommaling, efterhånden som saltvandet slider dem væk, væver som steampunk-skulpturer ud af ørkendisen.

I en støvet mark ved siden af ​​EnergySources fremtidige lithium-anlæg, mindre end en kilometer fra selve havet, er der en klynge af tørre mudderpotter, der ligner miniaturevulkaner. Disse høje er et biprodukt af det underjordiske system, som virksomhedens geotermiske kraftværk ved siden af ​​bruger, forårsaget af en underjordisk opbygning af kuldioxid, der skubber til overfladen gennem grundvandsspejlet og jorden.

På denne grund forbereder EnergySource sig på at begynde at bygge sit lithiumbehandlingsanlæg i oktober, som bliver det første i regionen. Når den er færdig i 2024, skulle den være i stand til at udvinde 20,000 tons lithium og trække det ud af de 7,000 liter saltlage, der strømmer ud af det tilsluttende kraftværk hvert minut.

Raffineringsoperationen vil koste "hundredevis af millioner af dollars," fortæller CEO Eric Spomer Forbesuden at uddybe nærmere detaljer. EnergySource, som modtog et ikke-oplyst investeringsbeløb i maj fra oliefeltservicevirksomheden Schlumberger og den lithium-orienterede udvikler TechMet, er i øjeblikket ved at rejse midler, der er nødvendige for at fuldføre det, selvom Spomer afviste at sige, hvor meget virksomheden stadig har brug for.

Han er enig i, at projektet langt fra er et simpelt foretagende. "Ingen har gjort det her endnu," siger han. Men hans tillid stammer fra et pilotprogram, som virksomheden har kørt der siden 2016, finansieret med et tilskud på 2.5 millioner dollars fra California Energy Commission. Spomer siger, at piloten har hjulpet med at "sikre, at vi har en proces, der virker, producerer salgbare lithiumprodukter, specifikt lithiumhydroxid af batterikvalitet, og er kommercielt levedygtig."

EnergySource trækker lithium fra saltvandet ved hjælp af en proprietær teknologi, den udviklede kaldet iLiAD, som selskabet siger er branchens mest effektive. I modsætning til Berkshire Hathaway og Controlled Thermal planlægger EnergySource også at udvinde og sælge zink og mangan fra saltlage.

"Vi har en tendens til ikke at fremsætte krav, medmindre vi er meget sikre på, at vi kan levere," siger Spomer.

Controlled Thermal CEO Rod Colwell er ligeledes optimistisk. "Genvindingen af ​​mineraler fra geotermisk saltlage eller endda bare saltlage har foregået hos Dow Chemical i 80 år. Det er ikke noget nyt og nyt,” siger Colwell, hvis Imperial County, Californien-baserede virksomhed driver sin første testbrønd ved det passende navngivne Hell's Kitchen på den varme, støvede sydøstlige kyst af Saltonhavet.

"Den eneste måde, vi kan optimere på, er at køre det."

Navnet går tilbage til en tid, hvor området faktisk var en ø i søen, før vandet trak sig tilbage og gjorde det til en halvø. I 1920'erne excentrisk lokal iværksætter kaptajn Charles E. Davis drev en cafe og dancehall kaldet Hell's Kitchen på det, der dengang var kendt som Mullett Island.

I øjeblikket er der ingen tegn på den farverige fortid og lidt, der indikerer dens store fremtid. Controlled Thermal's site, overfor et smuldrende gammelt stenhus, gårdmarker og ved siden af ​​en vandingskanal, består af et enkelt damptårn, der for nylig er bygget over en testbrønd og omkring 10 midlertidige strukturer, der ligner semi-truck trailere, der behandler saltvand fra brønden . Stedet så mere imponerende ud i slutningen af ​​sidste år, da en massiv, flere etagers borerig midlertidigt ragede over den.

Hvis alt går vel, vil stedet om cirka to år byde på et højteknologisk kompleks med et kombineret geotermisk energianlæg og lithium-anlæg, der ligner en af ​​Musks Tesla Gigafactorys.

Efter at Controlled Thermal åbner et kraftværk på stedet næste år, ønsker Colwell, at næste fase af projektet skal være i stand til at producere 25,000 tons lithiumkarbonat, den raffinerede form batteriproducenter har brug for, med kommerciel drift, der starter i 2024. Virksomheden har til hensigt at at udvide støt og tilføje flere geotermiske brønde for i sidste ende at producere op til 75,000 tons om året - en virksomhed, der vil koste "i milliarder," sagde Colwell uden at uddybe det.

"Den eneste måde, vi kan optimere på, er at køre det," sagde han og erkendte, at der kan være problemer. "Bare antag, at du aldrig får det rigtigt på papiret."

Berkshire Hathaway Energy, den sidste af de tre Salton Sea lithiumproducenter, er også i gang med at teste sin teknologi. Det åbnede for nylig sit første lithiumekstraktionstestanlæg i en to-etagers, kakifarvet industribygning ved siden af ​​et af dets geotermiske anlæg. På en 10. størrelse af en fremtidig kommerciel facilitet blev faciliteten finansieret med $14.9 millioner fra US Energy Department og $6 millioner fra California Energy Commission. Virksomheden har i øjeblikket syv gange den geotermiske kraftproduktionskapacitet på sine 10 Salton Sea-anlæg, som den enkelte facilitet EnergySource bruger og vil sandsynligvis være den største lithiumproducent, da den øger produktionen fra 2026.

BHE afviste at deltage i denne historie. Jonathan Weisgall, vicepræsident for regeringsforbindelser for Berkshires energidivision og medlem af Californiens Lithium Valley Commission, svarede ikke på flere anmodninger om kommentarer til dets Salton Sea-planer.

Utilsigtede konsekvenser

Californiens lithiumrush er den seneste kilde til spænding - og forventning om penge og job - i en tør, fattig del af staten, der er blevet skuffet over tidligere lovende udvikling.

Saltonhavet er statens største indre vandområde, beliggende cirka en time sydøst for Palm Springs og ikke langt fra den årlige musikfestival i Coachella. Det var en familieferiedestination til en overkommelig pris fra 1920'erne til 60'erne, berømt for speedbådsløb og fyldt med moteller, spisesteder og campingpladser. På sit højeste tegnede "Salton Riviera" endda flere besøgende end Yosemite National ParkIfølge San Diego Union-Tribune. Men turistvirksomheden forsvandt, da dets saltvand blev giftigt fra lokale gårdes kemiske afstrømning. Forureningen decimerede også fiskebestanden og truede dens rolle som en vigtig mellemstation for trækfugle.

I dag er resterne af Saltonhavets turist glansdage stort set spøgelsesbyer, med undtagelse af en trailerpark kunstnerkoloni i Bombay Beach og Slab City, en campingplads tæt på de geotermiske felter, hvor beboerne lever af nettet i trailere og semi. -permanente boliger, der deler et brusebad med fjederføde. Områdets median husstandsindkomst er $46,222, 40% under statens gennemsnit, og fattigdomsraten er 18%. Giftigt støv fra søen er tørt playa seng er forbundet med høje forekomster af astma, allergier og lungesygdomme for lokalbefolkningen, især dem, der bor nær dens sydspids, hvor lithiumoperationer vil blive placeret.

"Hvem vil være ansvarlig for at betale for de utilsigtede konsekvenser for folkesundheden fem, 10, 20 år frem?"

Nogle beboere håber på, at lithium vil betyde job og investeringer i et område, der har hårdt brug for dem, men der er bekymring for, at øget industriel aktivitet kan forværre lokale forureningsproblemer, især hvis toksiner i saltvandet frigives under udvindingsprocessen.

Lilac's Snydacker bemærker, at det rejser tekniske udfordringer at trække lithiumet ud uden at frigive saltlagens toksiner i luften. "Du har brug for en måde at håndtere disse hazmat-problemer og sætte alt tilbage under jorden," siger han. "Hvis du ikke kan geninjicere det materiale, har du ikke et projekt."

"Alt, hvad vi hører fra virksomhederne er, 'det bliver nemt for os at tage lithiumet ud'," siger Patricia Leal-Gutierrez fra søens North Shore, som arbejder med lokale organisationer i Salton Sea-regionen og har boet i East Coachella Valley hele sit liv. "For mange medlemmer af samfundet, inklusive mig selv, ved vi, at der vil være utilsigtede konsekvenser."

"Hvem vil være ansvarlig for at betale for de utilsigtede konsekvenser for folkesundheden fem, 10, 20 år frem?" hun sagde. "For når vi når til det punkt, er det normalt for sent at svare, og byrden falder på samfundet. Vi skal handle tidligt og skitsere måder at håndtere fremtidige utilsigtede konsekvenser på."

Der er historie til den særlige bekymring. Simbol, det første firma med planer om at trække lithium fra Salton Seas geotermiske saltlage, mislykkedes i 2015 — kort efter at den afviste en 325 millioner dollars købstilbud fra Musks Tesla det foregående år.

Leal-Gutierrez' følelser blev gentaget i en nylig meningsindlæg i Ørkensolen avis i slutningen af ​​august af to andre lokale kvinder, der var bekymrede over det nye i at trække lithium fra geotermisk saltlage.

"Vi nægter at være eksperimentelle zoner for klimaændringsprogrammer, der har ubeviste fordele og ukendte miljøpåvirkninger, såsom lithiumudvinding," skrev Cecilia Dora Armenta, bosat i Salton City i 29 år, og Elizabeth Jaime, mor til to børn med astma. "Vi er bekymrede for, at det overskud, der vil resultere fra lithiumudvikling, er vigtigere for beslutningstagere end vores helbred."

EnergySources Spomer siger, at virksomheden forsøger at holde lokalbefolkningen i løkken, holder offentlige møder og diskuterer en nyligt afsluttet miljøkonsekvensrapport, der er indsendt til staten. "Selvom meget få mennesker dukkede op," sagde han. Siden da sagde han, at virksomheden har distribueret informationspakker og er åben for at holde flere arrangementer. "Vi er glade for at vise dem rundt og fortælle dem, hvad vi laver."

"Closed-Loop" lithium

Californien er ikke den eneste stat med et rigt lithiumpotentiale. Naboen Nevada har betydelige aflejringer nær Thacker Pass. Men at få det fra den kilde ville indebære udvaskning af det fra ler fyldt med materialet ved hjælp af en syre. Sammen med potentialet for miljøskade er projektet imod af lokale Pmedlemmer af aiute-Shoshone-stammen, som betragter regionen som hellig, da den var stedet for en massakre.

Det faktum, at Salton Sea lithium kunne undgå de skadelige virkninger af minedrift og overdreven vandforbrug, er en nøgleårsag til, at General Motors ønsker at arbejde med Controlled Thermal og har investeret et ikke oplyst beløb i virksomheden.

Regionens "direkte lithiumudvinding" undgår damme, der bruges i Sydamerika og tailings genereret af minedrift i hårde sten, hvilket gør det til "et lukket kredsløbssystem", siger Timothy Grewe, der leder GM's elektrificeringsstrategi og battericelleteknik. "Det er sat op til at være en meget lavere omkostningsforsyningskæde."

Alligevel ved bilproducenten, at der er forhindringer. "Du skal gå gennem realiteterne i højvolumenproduktion," siger Grewe. "Hvor meget koster det egentlig at udnytte direkte lithiumudvinding? Hvad sker der, når saltvandet ændres og kommer ud i en anden vulkanlage?”

Hans spørgsmål vil sandsynligvis ikke blive besvaret i et par år, da produktionen begynder at stige.

Det har ikke forhindret Controlled Thermal i at finde andre kunder: Sammen med GM har den også en aftale om at sælge lithium til Stellantis til sine EV-aktiviteter. Colwell siger også, at han ofte rejser til Asien for at mødes med koreanske og japanske batterifirmaer, som han håber på med tiden vil finde katodeproduktion i nærheden af ​​Saltonhavet. "Det giver bare kommerciel mening og miljømæssig mening," siger han.

Indtil videre er det eneste batterifirma, der siger, at det planlægger at slutte sig til lithium-operatørerne, Statevolt, en europæisk startup, der sagde i april det vil bygge et vidtstrakt anlæg til $4 milliarder og hente lithium fra Controlled Thermal. Statevolt reagerede ikke på en anmodning om detaljer om, hvornår denne facilitet kan åbne, og hvor meget af dens finansiering er blevet sikret.

“Opskalering til demonstration kræver arbejde. Så kræver det meget arbejde at skalere fra demonstration til kommerciel."

Men for nu, virksomheder som Redwood Materials, der genbruger metaller fra batterier og elektronik og forbereder sig på at lave lithiumkatoder på en ny anlæg i Nevada for EV-batterier, har ingen planer om at hente lithium fra Salton Sea-regionen. CEO JB Straubel, en Tesla-medstifter, afviste at kommentere hans forventninger til Salton Sea lithium.

Berkshires Weisgall advarede også om, hvordan tingene vil forløbe ved Saltonhavet i april under et offentligt forum sponsoreret af UC Riverside. At trække lithium ud af geotermisk saltlage er "blevet i laboratoriet, men opskalering til demonstration kræver arbejde. Så kræver det meget arbejde at skalere fra demonstration til kommerciel."

“Det er ikke alkymi; lithium er der,” sagde Weisgall. "Men vi er nødt til at gøre det her på den rigtige måde."

MERE FRA FORBES

MERE FRA FORBESHøjst betalte tennisspillere 2022: Ny generation tager over fra Federer og SerenaBy Brett Knight
MERE FRA FORBESTikTok, hospitaler og vejledningsapps: De mange tentakler i kinesisk teknologisk gigant ByteDanceBy Alexandra S. Levine
MERE FRA FORBESWeWork-medstifter Adam Neumanns nye ejendomsstartup lyder forfærdeligt meget som en, han investerede i for to år sidenBy Iain Martin
MERE FRA FORBESMere end halvdelen af ​​alle Bitcoin-handler er falskeBy Javier Paz