Neue Argonne-Studie fördert nachhaltige Lithiumproduktion

Eine große neue Studie von Forschern des Argonne National Laboratory des U.S. Department of Energy (DOE) hat entscheidende neue Einblicke in den Lithium-Produktionsprozess und seine Beziehung zur langfristigen ökologischen Nachhaltigkeit geliefert, insbesondere im Bereich des Transports mit Batterien und Elektrofahrzeugen.

Der Artikel „Energy, Greenhouse Gas, and Water Life Cycle Analysis of Lithium Carbonate and Lithium Hydroxide Monohydrate from Brine and Ore Resources and Their Use in Lithium Ion Battery Cathodes and Lithium Ion Batteries“ Treibhausgasen und Wasser aus Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid Monohydrat von Sole und mineralische Ressourcen und ihre Verwendung in Kathoden von Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien), veröffentlicht in der Zeitschrift Resources, Conservation & Recycling, ist das Ergebnis einer einzigartigen Zusammenarbeit mit SQM, einem chilenischen Unternehmen, das zu den größten gehört Lithiumproduzenten weltweit.

Laut dem Argonne Life Cycle Analyst und Hauptautor Jarod Kelly stellten die Forscher – unter Verwendung von Betriebsdaten von SQM – fest, dass die Beschaffung von Lithium sowohl aus Prozess- als auch aus Standortsicht einen großen Einfluss auf die damit verbundenen Umweltauswirkungen haben kann.

„Die Ergebnisse zeigen, dass konzentrierte Lithiumsole und die damit verbundenen Endprodukte je nach Zuteilungsmethode und eingesetzten Ressourcen hinsichtlich des Energieverbrauchs, der Treibhausgasemissionen, der Schwefeldioxidemissionen und des Wasserverbrauchs erheblich variieren können“, erklärt Kelly.

Die Forscher modellierten auf Sole basierendes Lithium, das aus dem Salar de Atacama, einer großen Salzwüste im Norden Chiles, in der Nähe der Anden, gewonnen wurde. Lithium wird auf natürliche Weise in großen Teichen getrocknet, um Wasser zu verdampfen, Lithium zu konzentrieren und Verunreinigungen zu entfernen. Anschließend werden Materialien und Energie zugeführt, um Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid herzustellen. Diese beiden Endprodukte werden weltweit an Batteriekathodenhersteller geliefert, die sie zu unterschiedlichsten Batteriematerialien verarbeiten.

Die Ergebnisse der Studie könnten wichtige Auswirkungen auf die Optimierung der Lithiumproduktion in jeder Phase des Prozesses haben und zu umweltfreundlicheren Produkten, insbesondere batterieelektrischen Fahrzeugen, führen. Die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass die Nachfrage nach Lithium zwischen 40 und 2020 um das 2040-Fache steigen könnte, hauptsächlich aufgrund des weltweiten Einsatzes von Elektrofahrzeugen.

"Die Untersuchung der aktuellen Lithiumproduktion und die Suche nach einer zukünftigen Produktion, einschließlich derjenigen der Vereinigten Staaten, sind entscheidend für die Aufrechterhaltung des Einsatzes von Elektrofahrzeugen", sagte Michael Wang, Direktor des Argonne Systems Assessment Center und Mitautor der Studie.

„Diese Studie legt eine Basis für aktuelle Praktiken fest und zeigt uns potenzielle Verbesserungsbereiche auf“, fügte Kelly hinzu. "Mit mehr Forschung wird es möglich sein, diese Informationen zu nutzen, um Best Practices für die nachhaltigste Lithiumproduktion zu entwickeln."

SQM kontaktierte Argonne erstmals im vergangenen Jahr, um zusammenzuarbeiten, um die ehrgeizigen Nachhaltigkeitsziele zu unterstützen, die das Unternehmen kürzlich vorgestellt hat. „In Übereinstimmung mit unserem Nachhaltigkeitsplan wollen wir die CO2030-Emissionen, den Wasserverbrauch und den Energieverbrauch unserer Lithiumprodukte genauer unter die Lupe nehmen und sehen, wie sich dies auf die restliche Wertschöpfungskette auswirkt“, sagte Veronica Gautier Innovation bei SQM. "Diese Informationen werden uns helfen, unser Ziel zu erreichen, bis XNUMX klimaneutral zu sein."

Die Analyse wird auch dazu beitragen, ein allgemeines Problem im globalen Trend zur Elektrifizierung des Verkehrs mit batterieelektrischen Fahrzeugen anzugehen, sagte Wang. „Oft zielt die Elektrifizierung auf ökologische Nachhaltigkeit ab. Aber wir müssen mehr über die Produktion von Lithiumbatterien wissen, bevor wir sagen können, dass wir wirklich auf einem nachhaltigen Weg sind“, sagte er. „Diese Studie liefert entscheidende Informationen zur Wertschöpfungskette der Elektromobilität.“

Für die formale Analyse wurde das Open-Source-Modellierungstool GREET (Greenhouse gases Regulated Emissions and Energy in Technologies) von Argonne mit detaillierten Daten und technischem Wissen von SQM verwendet. Zusätzlich zu Lithium in Sole, das in Chile abgebaut wurde, erweiterten die Forscher ihre Daten, indem sie Lithium in Erz modellierten, das aus Spodumenerz in Westaustralien abgebaut wurde.

Kelly sagte, es sei die erste Analyse dieser Art, die auf so umfassenden Daten eines Industriepartners basierte. Gautier fügte hinzu, dass SQM erfreut sei, dass die Studienergebnisse nun öffentlich zugänglich sind und zu den weltweiten Bemühungen um eine verantwortungsvolle und nachhaltige Lithiumproduktion beigetragen haben.

"Uns ist es wichtig, vollständige und vollständige Transparenz darüber zu haben, wie unser Prozess funktioniert, und wir freuen uns, die Expertise und Erfahrung von Argonne zu nutzen", sagte er. "Das Teilen dieser Informationen wird einen großen pädagogischen Wert haben."

Erfahren Sie mehr, indem Sie die Publikation hier herunterladen: https://buff.ly/3AUg90G

Responsives Bild