電池用鋰的新驚喜來源 - 《華爾街日報》

道路上日益增多的電動汽車需要大量鋰礦來製造電池。為了尋找新的供應來源，企業和研究人員正轉向一個意想不到的資源：油氣藏。

這些油氣田不僅藴藏碳氫化合物，還含有包含鈉、鈣及少量鋰等金屬元素的滷水。當鑽探者鑽入飽含石油的地層時，滷水會與最終成為燃料的分子一同湧出地表，而企業過去總是迅速丟棄這些富含礦物質的液體。但隨着電動車電池材料變成珍貴商品，鋰業公司正在開發從滷水中提取鋰的技術——油氣公司也重新審視起這一資源。

研究人員和分析師表示，這種被稱為"直接鋰提取"的工藝可能標誌着該行業的新紀元。

提取過程可能較為耗時且尚未實現大規模商業化，但對鋰日益增長的需求正促使人們更關注新方法。“我們需要重新思考，尋找需要現代工藝來解鎖的資源，“總部位於温哥華的Standard Lithium公司首席執行官羅伯特·明塔克表示。

在阿肯色州的斯馬科弗地區，工作人員正在為Standard Lithium公司的滷水採樣活動準備鑽井。圖片來源： Pitts Media在如今油氣產量較少的阿肯色州，Standard Lithium公司正在運行一個從油田滷水中提取鋰的示範工廠。在加拿大，E3 Lithium公司正與一家油氣公司合作，從枯竭的油田中生產鋰。而在西得克薩斯州和新墨西哥州的二疊紀盆地，鑽探商Devon Energy公司正與其他公司合作測試從油氣伴生廢水中提取鋰的技術。

根據波士頓諮詢集團的分析，預計本十年內鋰電池需求將激增，到2030年美國需求預計增長近六倍，達到520億美元。政府提供的數十億美元補貼也在支持企業押注於尋找新的金屬提取方法。

目前，全球大部分鋰供應來自澳大利亞、智利和中國。投行Raymond James數據顯示，去年全球開採的13萬噸鋰中，這三國貢獻了約92%。生產商通過粉碎岩石提取鋰，或抽取淺層地下滷水（其鋰濃度遠高於油田滷水）注入巨型蒸發池收集鋰。這一過程需消耗大量水資源，環保組織稱蒸發池可能污染空氣和土壤。

企業和研究人員表示，採用直接鋰提取技術開發北美油田滷水的破壞性較小。由於能源公司已鑽探數百萬口油氣井並收集了地下數據，鋰礦勘探者能精準定位資源。

直接提取技術可加速鋰生產。高盛4月報告顯示，滷水池濃縮鋰需耗時18個月且回收率僅50%。而直接提取技術將滷水輸送至處理單元，通過化學藥劑、樹脂或膜分離等技術捕獲鋰離子，處理後水回注原生含水層。該過程僅需數日，回收率高達90%。分析師指出，該技術同樣適用於富鋰淺層滷水。

該技術帶來了一些挑戰。標普全球商品洞察金屬與礦業研究總監凱文·墨菲指出，由於每種滷水都是獨特的化學混合物，直接提取鋰需要為每個項目定製方案。滷水中鋰濃度越低，運營成本就越高，因為生產商需要處理更多水體。墨菲表示，其他元素的存在也可能干擾提取過程。

E3鋰業公司2022年在加拿大阿爾伯塔省鑽探的首批用於鋰評估的滷水生產井之一。圖片來源：E3在加拿大阿爾伯塔省，E3鋰業公司計劃從已枯竭的勒杜克油田巴肖地區提取這種金屬，該地區估計藴藏約1600萬噸鋰——約為加拿大巖礦鋰儲量的五倍。該公司已獲得總計超過3000萬加元（約合2200萬美元）的加拿大聯邦撥款。據相關公司披露，埃克森旗下石油生產商帝國石油（曾在勒杜克發現石油）已向E3鋰業投資640萬加元。這項合作使E3鋰業得以利用帝國石油的自有土地及其水資源與油藏管理技術。

“我們採用傳統石油行業的運營模式，“E3鋰業首席執行官克里斯·杜爾諾博斯表示。

E3鋰業公司計劃於2023年第三季度啓動其萃取試驗工廠的運營，希望每年生產2萬噸氫氧化鋰。該公司計劃從1.5英里深處抽取滷水，可能利用現有井和新鑽井。隨後，液體可能會通過管道輸送到一個設施，在那裏，吸附材料將捕獲鋰並去除雜質，形成濃縮液體，然後進一步精煉成電池級材料。

阿肯色州南部的斯馬科弗地層被認為是北美最有希望測試和部署該技術的地區之一。據知情人士透露，埃克森美孚今年購買了該地區一個重要鋰礦前景區的鑽探權，並計劃進行開發。據一些估計，該地區的鋰濃度可超過每升500毫克，而勒杜克油田的鋰濃度約為每升75毫克。

埃克森美孚拒絕置評。

該地區的化工公司長期以來一直從枯竭的油田生產滷水以收集溴，這是鹽水中寶貴的化學物質。現在，鋰公司也想分一杯羹。

標準鋰業的一名操作員監控連續直接鋰萃取過程的性能，並在工廠現場進行質量控制測試。圖片來源：標準鋰業自2020年起，標準鋰業與德國化工企業朗盛公司就在斯馬科弗地區運營着一座工業級工廠。朗盛將滷水加工成溴的原料，以每分鐘約3000加侖的流量輸送到該設施。標準鋰業首席執行官Mintak表示，利用同一批滷水，該公司預計該工廠每年可生產略低於6000公噸的鋰，並計劃通過阿肯色州的多個項目實現5萬公噸的年產量。

部分企業希望直接提取技術能為其打開新墨西哥州二疊紀盆地和西得克薩斯州（美國最活躍的油田）的鋰資源大門。當地鑽探商為壓裂頁岩層，每天向井下注入數百萬加侖的水。當這些廢水與滷水一同返排時，生產商必須進行處理。據投行高盛數據，2021年二疊紀盆地日均產水量約1800萬桶。高管和分析師指出，通過提取鹽水中的鋰實現資源化利用，可幫助鑽探商抵消廢水處理成本。

二疊紀盆地生產商德文能源首席技術官Trey Lowe透露，該公司已通過風投機構向從事直接提鋰等替代能源技術與項目的企業投資數千萬美元。鑑於二疊紀滷水中鋰濃度極低，德文正與專業公司合作測試金屬富集技術，並探索提取碘等其他高價值化學元素的方法。

其他人則持更懷疑的態度。二疊紀盆地一家水資源管理公司Aris Water Solutions的首席執行官阿曼達·布羅克表示，他們研究過從廢水中提取鋰，但考慮到鋰價和生產成本，他們認為短期內不具備可行性。

“我們希望能找到經濟高效提取鋰的方法，“她説。

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本文發表於2023年6月8日印刷版，標題為《鋰的新驚喜》