“锂”被称为21世纪的白色石油,由于科学技术发展,锂的重要性也越来越高,逐渐成为一种重要的战略资源。
随着消费电子产品,以及新能源汽车的飞速发展,出货量逐年增长,而为这些些设备提供能源的锂电池使用量也在增加,其重要性也逐渐凸显出来。
然而,在自然界中的丰度只排在27位,地壳中的锂含量只有0.0065%。锂属于化学性质比较活跃的金属,在大自然中不以元素的形式存在,主要富含在锂矿石之中。
根据美国地质调查局(USGS)2023年的报告显示,目前全球探明的锂矿储量大约是9800万吨。并且这些锂矿资源主要分布在南美地区,其中玻利维亚储量为2100万吨,阿根廷为2000万吨,智利为1100万吨。
从中可以看出,仅仅是南美三个国家,其储量就占去了1半以上,剩下不到一半的存量分布在全球其他国家。
这些探明的锂矿中,有些开采难度大,而有些丰度低无法覆盖成本等问题,所以目前可开采的陆地锂资源总量大概是1400万吨。
从目前的情况来看,锂的数量并不是很多,所以很多人一直在心里有个顾虑,那就是锂矿资源是否可以支撑人类的科学技术发展。
海水中锂资源丰富
由于担心锂矿资源枯竭,在一部分科研工作者把目光投向地壳深处,企图从中发现更多锂矿资源的时候。
另外一部分科研工作者们,则是把目光投向了海洋。毕竟相对于陆地来说,海洋更加广阔,其占比达到了71%左右。
根据科学家估计,陆地上的锂储量虽然不大,但是海洋中的锂资源却非常丰富,其储量达到了2300亿吨左右。
从直观数据上来看,海水中的锂储量是陆地上可开采储量的1.6万倍左右。如果把这些全部开发出来,以目前人类的发展速度,在未来很多年都不用担心锂不够用的问题。
然而,想要利用海洋中的锂资源,有一个很大的问题,那就是“锂”在海水中的浓度很低,只有0.1~0.2ppm(1ppm相当于百万分之一)。
虽然海水中的锂含量比较低,但是海水中的锂储量毕竟数量巨大,所以,对于科学家来说,还是有着非常巨大的吸引力。
从2003年开始就海水提锂的相关论文发表,而最早在此方面投入研究的,是日本和美国等海洋国家,起步相对较早。
中国在这方面起步比较晚,虽然有不少科研人员从事相关领域的研究,但是大多都是停留在实验室之中,并未涉及工业化的实际应用。
中国在海水提锂上发力
从2015年开始,中国就开始在海水提锂方面进行发力,这一方面是科学技术水平的提升,另外一方面是国家快速发展,对锂的需求量也在逐年提升。
根据公开数据显示,我国的锂资源占比比较少,仅占全球总量的5.7%左右。而近些年我国又在消费电子产品,以及新能源车上面提升速度最快。
所以,我国高度依赖国外的锂资源,其依赖度比石油还要高,目前我国石油对外的依赖度是71.2%,而对于锂的依赖度却达到了74.5%左右。
由于中美科技上面的竞争,美国这些年来对我国在科技领域进行打压,而锂可以说是目前所有科技产品的能源基石,如果没有锂,那些科技产品就是一个废砖头了。
所以,发展海水提锂,不仅可以解决我国高速发展而锂资源不足的情况,而且还可以防止美国在未来在“锂”上面对我国进行封锁。
不过,有一个好消息是,我国虽然在海水提锂上面起步比较晚,但是在这方面进展却很快,2018年,南京大学3位研究人员就研发出一种全新的海水提锂的技术。
何平教授、周豪慎教授和博士生杨思勰三人一起,提出了以太阳能为驱动能量,基于“组合电解液”的思路,利用离子会选择性固体薄膜的恒流电解技术,并且成功从海水中提取了金属锂单质,他们的研究也为后来的海水提锂提供了新思路。
全球首个海水提锂项目在中国落成
2023年,我国首个海水提锂的项目在青岛落成,其主要是由青岛水务集团有限公司和礼思材料科技有限公司的合作项目。
根据项目方的介绍,预计今后两年的产能能够达到千吨级。此次海水提锂项目所采用的是以淡化海水为主,提锂为辅的思路。
在曾经很长一段时间里,人们在进行海水淡化的时候,主要目标是把海水中的盐分以及杂质去除掉,得到纯净水。
而青岛提锂项目,可以说是一举两得之举,不仅可以淡化海水,并且以往被看做毫无用处的杂质,也可以被重新利用,进而提炼出锂。
这主要是目前的材料科学的进步,这个项目中运用到一种新材料,可以以离子交换的方式,在海水淡化的过程中,迅速把海水中的锂离子吸附住。
根据海水中锂的浓度,大约淡化1000万吨海水,就会提炼出1-2吨的酸碳锂,并且,这个项目还提供了一个新思路。
那就是根据科学家们预估,在海水中拥有2000万吨的黄金,如果以淡化海水为主,提纯为辅的新思路,那么在淡化海水的同时,以往被认为是杂质的物质,将会得到更多的应用。
从目前的项目介绍来看,淡化海水的成本在4-5元左右,如果呈现更大的规模,成本还会进一步下降,如果形成正向循环,带来巨大收益的话。
不仅可以解决我国北方用水的问题,而且还可以解决我国锂资源高度依赖国外的问题,是一举两得的重大创举了。
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