A mindennapokban nagyon sokféle felhasználási módja van a lítium nevű, ezüstös színű alkálifémnek. Alkalmazási módját tekintve igen széleskörű, mégis zömét az akkumulátorok gyártásához és működtetéséhez vesszük igénybe, melyek rengeteg elektronikai cikk, gépipari termék és gépjármű nélkülözhetetlen energiatároló berendezése is.

A kutatók most azonban riadót fújtak az egyre inkább csökkenő lítium készletek miatt. A jövőre mutató előrejelzések alapján, amennyiben nem teszünk komoly erőfeszítéseket az akkumulátorok újra hasznosítására és a jármű gyártásban történő alkalmazásukra, akkor a dekarbonizációs intézkedések (az éghajlatváltozás elleni fellépések az üvegházhatású gázok levegőbe kerülésének lecsökkentésével) a vártnál sokkal közelebb hozhatják a tartalékok kimerülését.

Tudvalevő, hogy a földkéreg minden egyes eleme véges módon áll rendelkezésünkre, ráadásul vannak olyan nyersanyagok, melyek még gyorsabban fogynak el, mint a többi. A lítium sajnos ezen fémek közé tartozik. A lítium ionos akkumulátorok alkalmazása egy alapvető követelménye, sok nemzeti dekarbonizáziós törekvésnek, de ezek az irányvonalak az elem korlátozott rendelkezésre állása miatt kockázatosak lehetnek, továbbá globális szintű energia változásokat idézhetnek elő.

Peter Greim, Solomon Asfaw and Christian Breyer (a finnországi LUT és a németországi Augsburgi egyetemről) a Nature Communications tudományos folyóiratban nyilatkozott a témában, miszerint a század közepétől kezdve átfogó akkumulátor újrahasznosítási folyamatokat, új közlekedési hálózati megoldásokat és helyettesítő módokat lesz szükséges kidolgozni, mivel az akkumulátorok lítium igénye a legfőbb forrása a kialakult nyersanyag hiánynak.

Az elektromos autók megoldást vagy kockázatot jelentenek?

Ha számok alapján vizsgáljuk a változásokat, érdemes figyelembe venni, hogy a lítium-ion akkumulátor gyártások növekedési üteme 25% volt 2015-ös és 2018-as évek között, aminek oka elsősorban az elektromos járművek térnyerése. A LUT-Augsburgi jelentés szerint a 2018-ban előállított lítiumos berendezések 70%-a elektromos járművek gyártásához és működtetéséhez lett felhasználva, szemben a három évvel korábbi mindössze 43%-os értékkel.

Greim és munkatársai elemzései alapján az elektromos autók népszerűsége a bányászati tevékenységben is visszatükröződik. 2015-ben körülbelül 34,6 kilotonna körül állt a lítium igény. A felhasználási megoszlását tekintve, 60%-a ekkor még nem akkumulátor gyártással kapcsolatos tevékenységhez volt szükséges. A további 40 % oszlott meg csak az akkumulátoros igények között. Ezutóbbinak például 15%-a az elektronikai cikkekhez és hagyományos akkumulátorokhoz lett felhasználva, 14% az elektromos autók gyártásához, 1% pedig a stabil energiaforrásokhoz, szünetmentes tápokokhoz. Tavaly a korábbi számokhoz képes a globális lítiumigény 49 kilotonnára ugrott, melynek 60%-a már akkumulátorral kapcsolatos termékekben került felhasználásra.

A becslések szerint jelenleg 1 milliárd kis teljesítményű jármű van az utakon, ami előreláthatólag 2050-re eléri a 3 milliárdot. Az elektromos járművek terjedése, szintén óriási nyomást gyakorolhat a lítium ellátásra az előbbiekben említett okok miatt. A LUT napenergia-professzora, Breyer nyilatkozata szerint: „A tömegközlekedés választása, az autónk megosztása a kollégákkal és más utastársakkal, mind olyan döntések, melyek segítségével egyénileg is lépéseket tehetünk a készletek kimerülésének elkerülése érdekében. A világ minden részén szükséges ösztönözni a lakosságot, hogy változtassanak a korábbi szokásaikon.

A LUT-Ausburg elemzői szerint, a világ népessége ebben a növekedési ütemben elérheti a 11 milliárdot a század közepére, mellyel párhuzamosan természetesen az áramfogyasztás is nőni fog. Az Egyesült Nemzetek Szervezetének becslései alapján a világ egy főre jutó energia fogyasztása 40 Megawattórára fog emelkedni ekkora, ezzel igényt formálva 200 Terrawattóra akkumulátor-kapacitás megvalósítására a században.  A 2050 utáni 50 évben, akár négyszeres növekedés is megfigyelhető lehet az energiafogyasztásban.

Mekkora készlet marad?

 A LUT-Augsburg elemzői tanulmányoztak több - 30 millió tonnától, akár 90 millió tonnáig terjedő – varriációt is, annak szemléltetésére, hogy mekkora mennyiségű lítium készlet maradhat a Földön. Többek között számításba vették az Egyesült Államok Geológiai Kutatószervezete által becsült 80 millió tonnás tartalékkészlet eshetőségét is.

A kutatók négy, becsléseken alapuló jövőbeli forgatókönyvet is modellezetek a lítium ellátással kapcsolatosan. Legrosszabb opcióként említik, ha további lítium helyettestő megoldásokat nem sikerül felfedezni. Ebben az esetben 26 megatonna lítium készlet maradna az emberiség számára. Más forgatókönyvek szerint, a fennmaradó készlet mérete 41, 56 és 73 megatonna lehet, szemben a LUT-Augsburg csoport feltevéseivel, miszerint a fennmaradó lítium 80 és 95 Mt között állhat, melynek racionalitása vitatott.

A csoport további nyolc eshetőséget is felvázolt figyelembe véve olyan változókat, mint például az elektromos járművek alkalmazása, az akkumulátorok második élettartamát, az újrahasznosítását és a közlekedési hálózat integrációt. A két forgatókönyv felhasználásával a kutatók 18 kimenetelt vázoltak fel, amelyek mindegyike más évet állapít meg, lítiumkészlet kimerülésének időpontjaként.

LUT-Augsburg csoport információi alapján a kínálat és a kereslet a következő évtizedben minden forgatókönyv szerint egyensúlyban marad, sőt a kínálat akár a század közepéig is meghaladja majd a keresletet, azonban onnantól kezdve beindul a hiány.

Az a forgatókönyv, amely 73 millió tonna fennmaradó lítiumkészletet feltételez, a legkedvezőbb irányelvek alkalmazása mellett (újrahasznosítás, V2G, másodlagos élettartam), mintegy 3 milliárd elektromos járművel az utakon, úgy látja, hogy a lítium néhány évvel 2100 után teljesen kimerül. Ugyanezekkel az alapokkal és autószámmal, ha a 26 Mt lítium készlet teóriája párosul, az újrafeldolgozási erőfeszítések komótos növekedése miatt, az akkumulátor gyártók még 2040 előtt bezárhatják az üzleteiket.

Kevesebb autó szükséges

A fent említett tanulmány eredményei azt mutatják, hogy a lítium korlátozott rendelkezésre állása komoly veszélyt jelent a közlekedési ágazat hosszú távú fenntarthatóságának szempontjából, hacsak nem teszünk olyan intézkedéseket, amelyek enyhítik a problémát.

A kutatók jóslatai alapján az idő múlásával a növekvő globális energiaigény elkerülhetetlenné teszi a „második életű” akkumulátorok alkalmazását, az akkumulátorok élettartamának meghosszabbítása lehet egy alternatív megoldás. Felmerül a VRFB (Vanadium Redix Flow Battery) elem használata is, mely eléri a Lítium-Ion paramétereit, vagy a nátrium-ion technológia melyek szintén megközelítik a lítiumos akkumulátorok teljesítményeit.

"Meg kell találnunk az akkumulátorok iránti kereslet csökkenésének módját azáltal, hogy olyan fenntartható szállítási lehetőségeket fejlesztünk ki, amelyekhez nincs szükség akkumulátorokra" - érvelt Breyer. javasolva például vasúti hálózatok szélesebb körű igénybevételét és az egy irányba tartó utasok autó megosztását.

Míg a szintetikus üzemanyagok jól funkcionálhatnak a távolsági tengeri és a légi szállításban, a kutatók elégedetlenek azonban a személyi közlekedésben történő alkalmazásuk szempontjából, mivel a hatékonysága jelentős eltérést mutat összehasonlítva a lítium ion akkumulátorok teljesítményéhez mérten

Az újrahasznosításnak központi szerepet kell betöltenie a lítiumellátás szűkösségének elkerülésében a LUT-Augsburg-kutatás szerint a ma 45%-ban újrahasznosított lítium-ion akkumulátorok száma 2050-re 99%-ra nőhet, a legutóbbi technológiai adatok szerint az újrahasznosított elemek teljesítménye 95% körüli. 

Forrás: https://www.pv-magazine.com/2020/09/15/how-long-will-the-lithium-supply-last/

Fordította: Zemplényi Renáta