شركات الليثيوم الناشئة تراهن على الطلب المرتفع في مستقبل البطاريات

مع توجه العالم نحو الكهرباء، فإنه سوف يحتاج إلى المزيد من الليثيوم، ومن المتوقع أن يتسارع الطلب على الليثيوم، وهو أحد المكونات الرئيسية في البطاريات التي تعمل على تشغيل كل شيء من المركبات الكهربائية إلى الهواتف المحمولة، على مدى العقد المقبل.

وللوفاء بهذا الطلب، تعمل مجموعة جديدة من الشركات الناشئة على إيجاد طرق جديدة لإنتاج المعدن الثمين، وتتعهد بفتح مصادر غير مستغلة لليثيوم.

كما تكافح هذه الشركات رياحاً اقتصادية معاكسة، وتدفع بتكنولوجيتها إلى الأمام وسط ركود السوق الحالي.
الاستخلاص المباشر لليثيوم هو نهج مبتكر لاستعادة المادة من المحلول الملحي الموجود على سطح الأرض أو المضخ من تحت الأرض.

مجموعة متنوعة من التقنيات

هناك مجموعة متنوعة من التقنيات، تتراوح من استخدام حبيبات جذب الليثيوم إلى استخدام الأغشية التي تقوم بتصفية المعدن بشكل انتقائي.

وعلى الرغم من أن الشركات الناشئة سعت إلى استخدام الاستخلاص المباشر لليثيوم لسنوات، إلا أن التكنولوجيا لم تنضج إلا مؤخرًا لتصبح قادرة على المنافسة مع طرق استخلاص الليثيوم الحالية.

وقال سونج تشوي، المتخصص في المعادن والتعدين في بلومبرج إن إي إف: “في الوقت الحالي، أصبحت التكنولوجيا على وشك التسويق التجاري” .

ورغم ذلك، لا تزال أغلب الشركات الناشئة تعمل على مستوى المختبرات أو على مستوى المشاريع التجريبية، وهو ما يعكس الطريق الطويل الذي يتعين على الشركات الناشئة أن تسلكه للعب دور هادف في هذه الصناعة.

وكان الليثيوم يُستخرج تقليديا من محلول ملحي في برك تبخير مفتوحة أو يُستخرج مباشرة من الصخور.

وكانت دول مثل الأرجنتين وتشيلي من القوى المنتجة لليثيوم، وهي المسؤولة عن غالبية الليثيوم المستورد إلى الولايات المتحدة، لأن لديها مصادر أكثر تركيزا لهذا المعدن، (أستراليا هي أكبر منتج لليثيوم في العالم).

في حين يبلغ الطلب على الليثيوم حوالي مليون طن سنويًا اليوم، تتوقع BNEF أن يصل إلى 3 ملايين بحلول عام 2030 وأكثر من 6 ملايين بحلول عام 2050 في ظل سيناريو التحول الاقتصادي، والذي يفترض عدم تنفيذ سياسات جديدة لتسريع التحول إلى الطاقة النظيفة.

فائض العرض

الليثيوم يعاني حاليًا من فائض العرض بسبب، من بين أمور أخرى، تباطؤ مبيعات السيارات الكهربائية، مما يعني أن هناك ما يكفي من الإنتاج عبر الطرق التقليدية لتلبية الطلب في الأمد القريب إلى المتوسط.

لكن تشوي قال إن الابتكار ضروري لتلبية الطلب طويل الأجل المدفوع بالتحول في مجال الطاقة.

حتى وقت قريب، كانت أغلب تقنيات البطاريات الليثيومية تعتمد إلى حد كبير على المواد الصلبة القادرة على جذب كلوريد الليثيوم، والذي يتم تكريره لاستخدامه في البطاريات.

ولم تتمكن هذه الأساليب إلا من استعادة كميات متواضعة من المعدن، كما اجتذبت بعض المواد أيضًا مواد غير مرغوب فيها لها بنية كيميائية متشابهة للغاية، مثل المغنيسيوم.

وتقول مجموعة من الشركات الناشئة الجديدة إنها تغلبت على هذه التحديات التكنولوجية، باستخدام أساليب جديدة لإنتاج الليثيوم باستخدام الليثيوم فقط.

الشركات وتنويع سلسلة توريد الليثيوم

ورغم أنها لا تزال باهظة الثمن، تعتقد الشركات أنها قادرة على المنافسة في سوق الليثيوم، لأنها تستخدم كميات أقل من المياه وموارد أقل من طرق الإنتاج التقليدية، ويمكنها العمل بمحاليل ملحية أقل جودة مع كميات أقل تركيزًا من الليثيوم.

وتعتقد الشركات الناشئة في مجال إنتاج الليثيوم باستخدام الليثيوم أن تقنياتها يمكن أن تفتح أسواقًا جديدة، وتنويع سلسلة توريد الليثيوم.

تُعَد شركة SpecifX واحدة من هذه الشركات الناشئة، وقد طوَّرت الشركة، التي شارك في تأسيسها ديفيد جاسبي، الأستاذ بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، مادة غشائية تستخدم مجالاً كهربائياً لتحريك الأيونات، في حين تسمح فقط لليثيوم بعبور “البوابة”.

ورغم أن المحاليل الملحية في أمريكا الشمالية “أكثر تحديًا” بشكل عام عندما يتعلق الأمر باستخراج الليثيوم، فإن نهج شركة SpecifX يمكن أن ينجح باستخدامها، كما يقول جاسبي.

وبالإضافة إلى القدرة على استخراج الليثيوم من المحاليل الملحية ذات التركيزات المنخفضة، تتمتع تقنية فصل الأغشية بميزة محتملة أخرى مقارنة بأساليب الإنتاج التقليدية مثل التعدين في الصخور الصلبة وبرك التبخير الجماعي: التأثير البيئي.

وقال تشارلز ماكجيل، الرئيس التنفيذي لشركة إليكتراليث المدعومة من ريو تينتو، إن تقنية فصل الأغشية هي “الكأس المقدسة لاستخراج الليثيوم”، لأنها تلغي الحاجة إلى الماء والمواد الكيميائية.

كما تعمل الشركة التي يقع مقرها في ملبورن على تطوير نهج قائم على الأغشية لتقنية فصل الأغشية.

وبالمقارنة، فإن تقنيات التعدين التقليدية تستهلك كميات هائلة من المياه، حيث تستخدم ما يصل إلى نصف مليون جالون من المياه لكل طن من الليثيوم المنتج.

وقد بدأت البلدان المعرضة للجفاف مثل تشيلي في تقييد استخدام المياه في تعدين الليثيوم، مما يشجع عمال المناجم على اعتماد تقنيات استخراج المياه المالحة.

وقد تعهدت بعض شركات التعدين بالفعل بتقليل استخدام المياه فضلاً عن تقليل اعتمادها على طرق استخراج المحلول الملحي التقليدية، على سبيل المثال، تعهدت شركة ألبمارل كورب، أكبر منتج لليثيوم في العالم، بخفض كثافة استخدام المياه العذبة بنسبة 25٪ بحلول عام 2030 بينما تعمل شركة إس كيو إم، ثاني أكبر شركة في العالم، على اختيار تقنيات استخراج المياه المالحة لنشرها.

تجنب فقدان مياه المحاليل الملحية

لا تقتصر محاولات معالجة التأثيرات البيئية لإنتاج الليثيوم على طرق DLE القائمة على الأغشية.

فهناك شركة ناشئة أخرى، وهي PureLi ومقرها برينستون، تعتمد على التبخر، لكن نهجها يتجنب فقدان مياه المحاليل الملحية في الغلاف الجوي.

حيث تقوم الشركة الناشئة بتمرير السائل فوق خيط مغطى بطبقة خاصة تسمح لها بالتمييز بين الليثيوم وأجزاء أخرى من المحلول الملحي، مع حصاد المياه أيضًا. يتحرك كلوريد الليثيوم بشكل أسرع وأبعد نحو أحد طرفي الخيط بينما تبقى المواد الأخرى أو تتبلور.

ويطلق الباحث في برينستون تشي يونج جيسون رين، الذي يقود الجهود، على هذا النهج “نهج الحلوى الصخرية” .

بيئة تمويل صعبة للشركات الناشئة

وبعيدًا عن التحديات التكنولوجية، فقد ثبت أن إطلاق بطاريات الليثيوم صعب اقتصاديًا.

فاليوم أصبح رخيصًا ومتاحًا على نطاق واسع، في أعقاب انهيار الأسعار في عام 2023.

وفي ذروته، وصل سعر هيدروكسيد الليثيوم المستخدم في البطاريات إلى 80 ألف دولار للطن المتري قبل أن ينخفض إلى 14 ألف دولار في أبريل 2024 في الولايات المتحدة وأوروبا.

لقد تسبب انهيار أسعار الليثيوم في إثارة قلق المستثمرين، مما أدى إلى خلق بيئة تمويل صعبة للشركات الناشئة في هذا المجال.

ومما يزيد من التحدي أن استخدام DLE لإنتاج الليثيوم لا يزال يكلف أكثر من تقنيات البرك التبخيرية التقليدية، على الرغم من أن DLE في بعض الحالات يضاهي تعدين الصخور الصلبة.

لكن أنصار الصناعة يقولون إن التركيز على العرض الزائد الحالي هو أمر قصير النظر، ويحتاج المنتجون إلى الاستثمار في الأساليب الجديدة وتوسيع نطاقها الآن ليكونوا مستعدين لتلبية الطلب في المستقبل.

قال رايف سولي، الرئيس التنفيذي لشركة Lilac Solutions Inc، وهي شركة تابعة لشركة DLE مدعومة من شركة Breakthrough Energy Ventures التابعة لبيل جيتس وواحدة من أكبر الشركات في هذا المجال: “إن الأموال الذكية هي الاستثمار الآن عندما تكون الموارد رخيصة نسبيًا للحصول عليها وبناء القدرة التي ستدخل حيز التنفيذ في غضون ثلاث إلى خمس سنوات”.

تمكنت شركة ليلاك، التي أكملت أربعة مشاريع تجريبية ومصنعين تجريبيين، من جمع أكثر من 300 مليون دولار لتسويق تقنية DLE التي تعتمد على حبيبات السيراميك لامتصاص الليثيوم.

وهي تعمل حاليًا على بناء مصنع بسعة 5000 طن في بحيرة الملح الكبرى في يوتا، ومن المقرر أن يكتمل في أواخر عام 2026.

وقال سولي إنه عند بنائه، سيكون أكبر منشأة لإنتاج DLE في أمريكا الشمالية.

يشكك البعض في قدرة Lilac – وDLE ككل – على توفير الليثيوم بتكلفة فعالة.

كانت تقنية الشركة الناشئة موضوع تقرير بائع على المكشوف نُشر في عام 2022 يقول إن نهجها لا يعمل، وهو ادعاء تنفيه الشركة.

وكتبت شركة جيه كابيتال ريسيرش في تقريرها: “لا يزال المستثمرون لا يملكون أي دليل على أن تقنية استخراج الليلك دي إل إي تعمل على نطاق واسع، وإذا كان الأمر كذلك، فما هي التكلفة؟ إذا نجحت تقنية استخراج الليلك دي إل إي، فإن عدد “الدورات” التي يمكن استخدام وسيط الاستخلاص فيها سيكون عاملاً رئيسيًا في التكلفة، وإذا كان من الممكن استخدام الوسيط لبضع مئات من الدورات فقط، فقد تكون التكاليف باهظة للغاية”.

وقال سولي، إن معدلات استرداد الليثيوم ظلت مرتفعة باستمرار عبر الاختبارات المعملية والتجارب التجريبية والعروض التوضيحية واسعة النطاق، كما استمرت الخرزات الخزفية المستخدمة في استخراج الليثيوم لآلاف الدورات.

ويأمل أن يؤدي استكمال بناء مصنع يوتا إلى غرس الثقة في شركة دي إل إي.

وقال: “الناس متشككون بحق، أعتقد أن هناك بعض التردد لدى الشركات الكبرى في الدخول واستخدام تقنيتنا دون رؤيتها بنفسها”.