به گزارش تجارت نیوز، لیتیوم در سالهای اخیر به یکی از ارزشمندترین مواد معدنی جهان تبدیل شده است. رشد سریع بازار خودروهای برقی، توسعه سامانههای ذخیرهسازی انرژی و گسترش فناوریهای مرتبط با انرژیهای تجدیدپذیر، تقاضا برای این فلز سبک را به شکل چشمگیری افزایش داده است. در شرایطی که بخش عمده استخراج لیتیوم جهان در کشورهایی مانند استرالیا و شیلی انجام میشود و فرآوری و تصفیه آن عمدتاً در چین صورت میگیرد، آمریکا تلاش گستردهای را برای ایجاد زنجیره تأمین داخلی این ماده حیاتی آغاز کرده است.
با این حال، یک پژوهش جدید نشان میدهد که جاهطلبیهای آمریکا برای تبدیل شدن به یکی از بازیگران اصلی صنعت لیتیوم ممکن است با مانعی جدی مواجه شود؛ مانعی که بیش از هر چیز به کمبود آب و تأثیرات فزاینده تغییرات اقلیمی مربوط است.
مطالعهای که در نشریه علمی Communications Earth & Environment منتشر شده، هشدار میدهد بسیاری از معادن لیتیوم پیشنهادی در ایالات متحده در مناطقی قرار دارند که هماکنون نیز با تنش آبی روبهرو هستند و در دهههای آینده شرایط سختتری را تجربه خواهند کرد.
آمریکا و تلاش برای کاهش وابستگی به واردات لیتیوم
در حال حاضر لیتیوم یکی از ارکان اصلی گذار جهانی به سمت انرژیهای پاک محسوب میشود. باتری خودروهای برقی، سامانههای ذخیره انرژی و بسیاری از فناوریهای مرتبط با کاهش انتشار کربن به این ماده وابسته هستند.
ایالات متحده طی سالهای اخیر تلاش کرده است وابستگی خود به زنجیرههای تأمین خارجی را کاهش دهد. نگرانیهای ژئوپلیتیکی، رقابت با چین و نیاز روزافزون به مواد معدنی حیاتی باعث شده دولت آمریکا به دنبال توسعه ظرفیت استخراج داخلی لیتیوم باشد.
اما یافتههای پژوهشگران دانشگاه نورثوسترن نشان میدهد حتی در صورت راهاندازی تمامی پروژههای پیشنهادی استخراج لیتیوم، این کشور همچنان قادر نخواهد بود نیاز داخلی خود را به طور کامل تأمین کند.
جنیفر دان، استاد مهندسی شیمی و زیستشناسی در دانشگاه نورثوسترن و سرپرست این مطالعه، میگوید: «حتی اگر همه معادن پیشنهادی وارد مرحله بهرهبرداری شوند، باز هم آمریکا لیتیوم کافی برای پاسخگویی به تقاضای ملی خود نخواهد داشت. در نتیجه این کشور همچنان ناچار خواهد بود برای تکمیل زنجیره تأمین خود به شرکای خارجی متکی بماند.»
استخراج لیتیوم؛ صنعتی با مصرف بالای آب
یکی از مهمترین چالشهای توسعه معادن لیتیوم، نیاز بالای این صنعت به آب است. بسیاری از مردم لیتیوم را به عنوان مادهای کلیدی برای مقابله با تغییرات اقلیمی میشناسند، اما کمتر به هزینههای زیستمحیطی استخراج آن توجه میشود.
در برخی روشهای استخراج، آبنمکهای غنی از لیتیوم از اعماق زمین پمپاژ میشوند. سپس این آبنمکها در حوضچههای تبخیری قرار میگیرند تا آب تبخیر شود و لیتیوم با غلظت بالاتری باقی بماند.
در روشهای دیگر، سنگهای معدنی حاوی لیتیوم استخراج و خرد میشوند. سپس حجم زیادی آب برای فرآوری سنگ معدن، شستوشوی مواد استخراجشده و خنکسازی تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد.
دان توضیح میدهد که آب مصرفشده در معادن سنگ سخت اغلب به مواد سمی مانند آرسنیک آلوده میشود. بازگرداندن این آب به چرخه طبیعی نیازمند فرآیندهای پیچیده و پرهزینه تصفیه است که خود انرژی زیادی مصرف میکند و انتشار گازهای گلخانهای را افزایش میدهد. به همین دلیل بخش بزرگی از این آب عملاً به عنوان آب مصرفی از دسترس خارج میشود.
بررسی آینده منابع آبی آمریکا تا سال ۲۰۶۰
برای بررسی میزان پایداری پروژههای لیتیوم، پژوهشگران مجموعهای از مدلهای پیچیده اقلیمی و هیدرولوژیکی را با یکدیگر ترکیب کردند.
در این تحقیق پنج مدل اقلیمی جهانی مختلف مورد استفاده قرار گرفت که هر کدام واکنش متفاوت سیستم اقلیم زمین به انتشار گازهای گلخانهای را شبیهسازی میکنند. همچنین چهار سناریوی اجتماعی و اقتصادی مختلف نیز در تحلیل لحاظ شد تا طیفی از آیندههای ممکن بررسی شود.
محققان بهطور عمدی مدلهایی را انتخاب کردند که سناریوهای متفاوتی از آینده را پوشش دهند؛ از شرایط گرمتر و خشکتر گرفته تا وضعیتهای معتدلتر یا حتی سناریوهای مرطوبتر.
در مرحله بعد، این مدلها برای پیشبینی عرضه و تقاضای آب در فاصله زمانی سالهای ۲۰۴۰ تا ۲۰۶۰ به کار گرفته شدند. تمرکز پژوهش بر یک معدن فعال لیتیوم در جنوب غربی ایالت نوادا و همچنین ۲۲ پروژه پیشنهادی استخراج لیتیوم در نقاط مختلف آمریکا بود.
نتایج نشان داد که در اغلب سناریوهای مورد بررسی، زیرحوضههای آبی غرب آمریکا حتی برای تأمین نیازهای فعلی خود نیز با چالش روبهرو هستند و اضافه شدن پروژههای جدید استخراج لیتیوم میتواند فشار مضاعفی بر منابع آب وارد کند.
جنوب کالیفرنیا و نوادا؛ کانون بحران آب و لیتیوم
پژوهشگران دریافتند شدیدترین کمبودهای آبی در منطقه دریای سالتون در جنوب کالیفرنیا و بخشهایی از ایالت نوادا رخ خواهد داد.
این مناطق از یک سو دارای ذخایر ارزشمند لیتیوم هستند و از سوی دیگر با محدودیت شدید منابع آبی مواجهاند. در بسیاری از این مناطق، چندین پروژه استخراج لیتیوم به طور همزمان برای دسترسی به منابع محدود آب رقابت میکنند.
اگرچه مصرف آب در بخش کشاورزی و خانوارها همچنان بیشتر از معادن خواهد بود، اما فعالیتهای معدنی نیز فشار قابل توجهی بر منابع آبی وارد خواهند کرد. این موضوع میتواند رقابت میان بخشهای مختلف مصرفکننده آب را تشدید کند و مدیریت منابع را پیچیدهتر سازد.
تغییرات اقلیمی؛ عامل تشدیدکننده بحران
به گفته پژوهشگران، مشکل تنها به مصرف آب در معادن محدود نمیشود. تغییرات اقلیمی خود به طور مستقیم بر میزان دسترسی به منابع آب تأثیر میگذارد.
افزایش دما، کاهش بارندگی در برخی مناطق، افزایش تبخیر و تغییر الگوهای هیدرولوژیکی باعث خواهد شد منابع آبی در بسیاری از مناطق غربی آمریکا تحت فشار بیشتری قرار گیرند.
در چنین شرایطی، صنایع استخراجی، کشاورزان، خانوارها، نیروگاهها و سایر مصرفکنندگان آب ناچار خواهند بود برای دسترسی به منابع محدود با یکدیگر رقابت کنند.
جنیفر دان معتقد است صنعت استخراج لیتیوم در تلاش است وارد مناطقی شود که هماکنون نیز با تنش آبی روبهرو هستند و ادامه این روند بدون نوآوریهای فنی گسترده در حوزه مدیریت آب بسیار دشوار خواهد بود.
راهکارهای پیشنهادی برای عبور از بحران
نتایج این پژوهش نشان میدهد که توسعه صنعت لیتیوم در آمریکا بدون بازنگری در شیوههای فعلی امکانپذیر نخواهد بود.
محققان بر ضرورت توسعه فناوریهای استخراج با مصرف آب کمتر تأکید دارند. همچنین انتخاب مکانهای مناسبتر برای احداث معادن و سرمایهگذاری در زیرساختهای بازیافت لیتیوم میتواند بخشی از فشار بر منابع طبیعی را کاهش دهد.
بازیافت باتریهای فرسوده و بازگرداندن لیتیوم به چرخه تولید، یکی از راهکارهایی است که میتواند نیاز به استخراج بیشتر را کاهش دهد و وابستگی به منابع جدید را کمتر کند.
پارادوکس بزرگ گذار انرژی
شاید مهمترین نتیجه این مطالعه، آشکار شدن یک تناقض بنیادین در مسیر گذار انرژی باشد. جهان برای مقابله با تغییرات اقلیمی به فناوریهای پاک نیاز دارد و لیتیوم یکی از مهمترین مواد اولیه این فناوریها محسوب میشود.
اما در عین حال، همان تغییرات اقلیمی که جهان تلاش میکند با استفاده از فناوریهای پاک مهار کند، میتواند استخراج مواد معدنی مورد نیاز این فناوریها را دشوارتر سازد.
دان این وضعیت را یک «پارادوکس اساسی» توصیف میکند؛ زیرا لیتیوم برای دستیابی به اهداف کربنزدایی، توسعه خودروهای برقی و افزایش امنیت انرژی ضروری است، اما بحران اقلیمی ممکن است دسترسی به این ماده حیاتی را محدود کند.
مطالعه جدید دانشگاه نورثوسترن تصویری واقعبینانه از چالشهای پیش روی صنعت لیتیوم آمریکا ارائه میدهد. بررسی یک معدن فعال و ۲۲ پروژه پیشنهادی استخراج لیتیوم نشان میدهد که بسیاری از این طرحها در مناطقی قرار دارند که طی سالهای ۲۰۴۰ تا ۲۰۶۰ با کمبود شدید آب روبهرو خواهند شد.
این پژوهش همچنین تأکید میکند که حتی در صورت بهرهبرداری از تمامی پروژههای برنامهریزیشده، آمریکا همچنان برای تأمین نیاز خود به واردات لیتیوم وابسته خواهد ماند. از سوی دیگر، افزایش تنش آبی ناشی از تغییرات اقلیمی، رقابت میان کشاورزی، صنعت، خانوارها و معادن را شدیدتر خواهد کرد.
در چنین شرایطی، آینده صنعت لیتیوم آمریکا به توسعه فناوریهای کممصرف، مدیریت هوشمند منابع آب، گسترش بازیافت مواد معدنی و اتخاذ تصمیمهای دشوار در حوزه سیاستگذاری انرژی و محیط زیست وابسته خواهد بود. در غیر این صورت، یکی از مهمترین مواد معدنی عصر انرژی پاک ممکن است خود به قربانی بحران اقلیمی تبدیل شود.
