امروزه در ایالات متحده، جستجوی گنج جدیدی آغاز شده است: لیتیوم. این عنصر حیاتی، کلید گذار به انرژیهای پاک و آیندهی فناوری است.
افزایش تقاضا برای خودروهای برقی و منابع انرژی تجدیدپذیر، رقابت نفسگیری برای یافتن منابع لیتیوم ایجاد کرده است. زمینشناسان در جستجوی این عنصر ارزشمند، در حال کاوش در گوشه و کنار این کشور هستند.
کشفهای شگفتانگیز
در سال ۲۰۲۳، یک گروه تحقیقاتی، ذخایر عظیم لیتیوم را در یک ابرآتشفشان باستانی در مرز نوادا و اورگان کشف کردند. این اکتشاف، سرآغاز تحولی بزرگ در تأمین لیتیوم آمریکا است.
اما این تنها کشف نبود. به طور غیرمنتظره، ذخایر قابل توجهی از لیتیوم در پسابهای فرآیند استخراج گاز در پنسیلوانیا یافت شد؛ منبعی که میتواند نزدیک به نیمی از نیاز لیتیوم آمریکا را برآورده سازد.
اهمیت استراتژیک لیتیوم
لیتیوم، ستون فقرات انقلاب انرژی سبز است. این عنصر برای تولید باتریهای قابل شارژ در وسایل الکترونیکی، خودروهای برقی و سیستمهای ذخیرهسازی انرژیهای تجدیدپذیر ضروری میباشد.
با توجه به وابستگی شدید آمریکا به واردات لیتیوم، این کشفها میتوانند امنیت انرژی این کشور را تضمین کنند و آن را در مسیر دستیابی به اهداف کربن خنثی پیش ببرند. در حال حاضر، آمریکا تنها یک معدن لیتیوم بزرگ دارد.
نقش لیتیوم در باتریها و خودروهای برقی
باتریهای لیتیوم-یونی، قلب تپندهی خودروهای برقی و ذخیرهسازهای انرژی تجدیدپذیر هستند. رشد روزافزون خودروهای برقی و منابع انرژی پاک، به افزایش قابل توجه تقاضا برای این نوع باتریها منجر شده است.
- باتریهای لیتیوم-یونی، انرژی را به طور کارآمد ذخیره میکنند و این امکان را برای استفاده از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی فراهم میسازند.
- افزایش تقاضا برای خودروهای برقی به معنای نیاز فزاینده به لیتیوم است.
تأمین پایدار لیتیوم، برای استقلال انرژی آمریکا و کاهش وابستگی به منابع خارجی، امری حیاتی است. در حال حاضر، بیشتر لیتیوم جهان از کشورهایی مانند استرالیا، شیلی و چین تأمین میشود.
هدف گذاری برای خودکفایی
دولت آمریکا قصد دارد تا سال ۲۰۳۰، به خودکفایی در تولید لیتیوم دست یابد. این هدف بلندپروازانه، چالشهای فراوانی را به همراه دارد.
- ملاحظات زیست محیطی، از جمله نگرانیها در مورد آلودگی آب و تأثیرات استخراج بر روی محیط زیست و اراضی بومیان، از جمله چالشها هستند.
- با این حال، نقش حیاتی لیتیوم در انرژی پاک، ضرورت دستیابی به این هدف را آشکار میسازد.
راز پنهان در پنسیلوانیا
زمینشناسی پنسیلوانیا، رازی باستانی را در خود نهفته دارد: سازند مارسلوس شیل، منبع عظیم گاز طبیعی، که حدود ۴۰۰ میلیون سال پیش در اثر فعالیتهای آتشفشانی شکل گرفته است. این فعالیتها، ذخایر عظیم لیتیوم را در خاکسترهای آتشفشانی به جا گذاشتهاند.
لیتیوم در پسابهای فرکینگ
پنسیلوانیا، به عنوان یکی از مراکز اصلی فرکینگ در آمریکا، حجم قابل توجهی پساب تولید میکند. این پسابها حاوی مقادیر قابل توجهی لیتیوم هستند. این اکتشاف، راهکاری برای استفاده مجدد از این پسابها و کاهش آلودگی زیست محیطی ارائه میدهد.
- فرآیند فرکینگ شامل تزریق آب با فشار بالا به اعماق زمین برای استخراج گاز است.
- پسابهای حاصل از فرکینگ، تاکنون به طور ناکافی تصفیه و به زیر زمین بازگردانده میشدند.
پتانسیل عظیم و چالشهای پیش رو
استخراج لیتیوم از پسابهای فرکینگ میتواند بیش از ۳۰ درصد از نیاز آمریکا را تأمین کند. اما این کار با چالشهایی همراه است. فناوریهای فعلی استخراج، انرژیبر و آببر هستند و میتوانند به محیط زیست آسیب برسانند.
- روشهای استخراج لیتیوم، مانند استخراج مستقیم لیتیوم (DLE)، نیازمند حجم زیادی آب و انرژی است.
- مدیریت نادرست پسماندهای شیمیایی، میتواند به کیفیت آبهای زیرزمینی آسیب برساند.
محققان در حال بررسی روشهای پایدارتر، از جمله نانوتکنولوژی و سیستمهای پیشرفته فیلتراسیون، برای کاهش تأثیرات زیستمحیطی هستند.
مقیاسپذیری و تعادل ظریف
مقیاسپذیری روشهای استخراج لیتیوم از پسابهای فرکینگ، از جمله چالشهای اصلی پیش رو است. آیا این روشها میتوانند در مقیاس بزرگ و بدون آسیب جدی به محیط زیست، نیاز روزافزون به لیتیوم را برآورده سازند؟
دولت و صنایع مرتبط، باید تعادلی ظریف بین نوآوری و حفاظت از محیط زیست برقرار سازند تا از پیامدهای منفی جلوگیری شود. این تحقیق در مجلهی Scientific Reports منتشر شده است.
“`