Er is op dit moment vrijwel zeker lithium binnen handbereik. Je telefoon, je laptop, je draadloze oordopjes, de accuboormachine in de garage, ze werken allemaal op lithium-ionbatterijen. Zelfs als je elektrisch rijdt, of iemand kent die dat doet, kan het batterijpakket dat dat mogelijk maakt meer lithium bevatten dan 10.000 smartphones bij elkaar. En toch hebben de meeste mensen, voor een materiaal dat zo diep verweven is met het dagelijks leven, bijna geen idee waar lithium eigenlijk vandaan komt, of wat een lange en vreemde reis het kost om van de grond in de apparaten te komen die we elke avond voor het slapengaan controleren.
Waar komt het vandaan?
Het korte antwoord is: meestal uit ondergrondse meren van zout water, pekel genaamd, begraven onder enkele van de meest afgelegen woestijnlandschappen op aarde. Het langere antwoord is veel interessanter.
Lithium is het lichtste vaste element op het periodiek systeem, licht genoeg om op water te drijven, zacht genoeg om met een keukenmes te snijden. Het werd voor het eerst ontdekt in 1817 in een mineraal gevonden op een Zweeds eiland, en gedurende het grootste deel van de volgende eeuw werd het voornamelijk gebruikt in keramiek, glas en psychiatrische medicijnen. Lithiumcarbonaat wordt vandaag de dag nog steeds voorgeschreven voor een bipolaire stoornis. Het element dat de stemming stabiliseert, stabiliseert blijkbaar ook de chemie van batterijen, en toen ingenieurs in de jaren tachtig en negentig oplaadbare batterijen begonnen te ontwikkelen, bleek lithium uitstekend te zijn in het herhaaldelijk vasthouden en vrijgeven van elektrische lading zonder de kwaliteit ervan te verslechteren.
De conventionele manier om lithium uit pekel te halen, bestaat uit het oppompen van dat ondergrondse zoute water in enorme verdampingsvijvers verspreid over de woestijn. De zon doet het meeste werk en reduceert het water langzaam totdat het lithium zich voldoende concentreert om te worden verwerkt. Het duurt twaalf tot achttien maanden voor een enkele cyclus, en bij het proces wordt doorgaans slechts ongeveer 40 tot 50 procent van het lithium teruggewonnen dat in de oorspronkelijke pekel aanwezig was. Dit is de manier waarop het grootste deel van de lithiumvoorraad in de wereld al tientallen jaren wordt geproduceerd, voornamelijk in de zoutvlakten van Chili en Argentinië, waar de vijvers zich kilometers lang kunnen uitstrekken onder een bijna verticale zon.
De laatste tijd wint een andere aanpak steeds meer terrein. In plaats van te wachten op verdamping hebben sommige bedrijven technologieën ontwikkeld die lithium rechtstreeks uit de pekel halen met behulp van selectieve membranen, chemische adsorbentia of op oplosmiddelen gebaseerde systemen. Het proces duurt dagen in plaats van maanden en wint een veel groter deel van het beschikbare lithium terug met aanzienlijk minder zoetwaterverbruik.
EnergieXeen bedrijf gevestigd in Austin, Texas, heeft aan een dergelijk platform gewerkt, genaamd GET-LiT, dat verschillende van deze benaderingen combineert om verschillende soorten pekel te verwerken. Ze bezitten meer dan 120 patenten op extractie- en verwerkingsmethoden en hebben een subsidie van $ 5 miljoen ontvangen van het Amerikaanse ministerie van Energie om de lithiumwinning uit geothermische pekel te bevorderen. Het feit dat federale energieagentschappen dit soort onderzoek financieren, geeft een idee van hoe serieus de aanbodvraag op beleidsniveau wordt genomen.
De geografie van de plek waar lithium wordt gevonden is op zichzelf al fascinerend. De grootste bekende reservaten bevinden zich in een regio in Zuid-Amerika die de Lithiumdriehoek wordt genoemd en die delen van Chili, Argentinië en Bolivia beslaat. Het landschap daar bestaat uit buitengewone, oude meerbedden die in de loop van miljoenen jaren zijn uitgedroogd en geconcentreerde minerale afzettingen hebben achtergelaten onder een korst van wit zout. De Salar de Atacama in Chili is een van de meest productieve pekeloperaties ter wereld, gelegen op ruim 2.300 meter hoogte, ’s nachts droog en koud en overdag intens zonnig. Ongeveer een kwart van de totale mondiale lithiumproductie komt alleen al uit Chili.
Lithium bestaat ook in de vorm van hard gesteente, vooral in het mineraal spodumeen dat voorkomt in Australië, het andere grote producerende land. Hardsteenmijnbouw is qua methode meer bekend, vergelijkbaar met andere vormen van dagbouw of ondergrondse mijnbouw, maar vereist een meer energie-intensieve verwerking om van ruw erts tot bruikbare lithiumverbindingen te komen. Volgens de Gegevens over minerale hulpbronnen van de US Geological SurveyDe mondiale lithiumvoorraden zijn substantieel, ruim boven wat nodig zou zijn om aan de vraag te voldoen tot het einde van deze eeuw, maar hoe en waar deze hulpbronnen worden gewonnen, is van groot belang voor het milieu- en geopolitieke beeld.
De Verenigde Staten beschikken over hun eigen lithiumvoorraden. Er is sprake van pekelproductie in Nevada, en er zijn aanzienlijke afzettingen geïdentificeerd in andere staten, waaronder Arkansas, waar de ondergrondse pekel in de Smackover-formatie serieuze belangstelling voor onderzoek heeft gewekt. Het uitbouwen van de binnenlandse winningscapaciteit is voor de Amerikaanse overheid een prioriteit geworden, deels omdat een groot deel van de huidige verwerkingscapaciteit zich in China bevindt, dat een dominant deel van het lithium in de wereld raffineert, zelfs als het elders wordt gewonnen.
Voor iedereen die ooit heeft gekeken naar het kleine percentage van de mondiale EV-markt dat tot nu toe is bereikt en zich vervolgens heeft geprobeerd voor te stellen wat er gebeurt als dat percentage 30 of 40 procent wordt, begint de kwestie van de toeleveringsketen er behoorlijk prangend uit te zien. Batterijen hebben lithium nodig. Meer batterijen betekent meer lithium. Het productieproces, waar het gebeurt en hoe, zal voor een groot deel bepalen hoe die transitie er in de praktijk daadwerkelijk uitziet.
Wat misschien wel het meest opvalt als je naar dit alles kijkt, is hoe zoiets specifieks, een zacht zilverachtig metaal dat de meeste mensen niet uit een rijtje konden kiezen, zich op het snijvlak van klimaat, geopolitiek, technologie en het dagelijks leven bevindt op een manier die bijna geen enkel ander materiaal dat doet. De volgende keer dat u uw telefoon oplaadt, zit er een klein, echt verhaal achter het opladen.
