Nghiên cứu thúc đẩy sản xuất lithium bền vững

Bài báo trên tạp chí Tài nguyên, Bảo tồn & Tái chế: "Phân tích vòng đời năng lượng, khí nhà kính và nước của Lithium Carbonate và Lithium Hydroxide Monohydrate từ tài nguyên nước muối và quặng và việc sử dụng chúng trong cực pin Lithium Ion và pin Lithium Ion" là kết quả của sự hợp tác độc đáo với SQM, một công ty Chile là một trong những nhà sản xuất lithium lớn nhất thế giới.

Theo phân tích vòng đời của Argonne và dẫn đầu là tác giả Jarod, các nhà nghiên cứu sử dụng dữ liệu hoạt động được cung ứng bởi SQM đã phát hiện nguồn gốc của lithium từ cả góc độ quy trình và vị trí có thể ảnh hưởng mạnh mẽ đến tác động của môi trường liên quan.

Kelly giải thích: "Kết quả cho thấy rằng muối liti đậm đặc và những sản phẩm cuối cùng liên quan đến nó có thể khác nhau đáng kể về mức tiêu thụ nặng lượng. Việc tiêu thụ nước và thải lưu huỳnh dioxit, khí nhà kính phụ thuộc vào phương pháp phân bổ tài nguyên đã được sử dụng".

Các nhà nghiên cứu đã mô hình hóa lithium dựa trên nước muối được chiết xuất từ Salar de Atacama - một vựa muối lớn ở miền Nam Chile gần dãy núi Andes. Lithium được phơi tự nhiên ở các ao lớn để làm bay hơi nước, cô đọng những hạt liti và  loại bỏ tạp chất. Vật liệu và năng lượng được thêm vào sau để sản xuất lithium cacbonat và lithium hydroxit. Hai sản phẩm cuối cùng này được vận chuyển trên toàn thê giới đến các nhà sản xuất cực âm pin xử lý chúng thành nhiều loại vật liệu pin khác nhau.

Những phát hiện trong nghiên cứu có ý nghĩa lớn đối với việc làm thế nào  tối ưu sản xuất lithium ở mỗi công đoạn xử lý sẽ tạo ra các sản phẩm thân thiện với môi trường. Đặc biệt là xe chạy bằng điện. Cơ quan năng lượng quốc tế dự đoán rằng nhu cầu cân đối cho lithium có thể tăng gấp 40 lần từ năm 2020 and 2040, chính là do sự phát triển toàn cầu của xe điện.

Giám đốc trung tâm đánh giá hệ thống ở Argonne và cũng là tác giả của nghiên cứu Michael Wang cho rằng: "Việc kiểm tra sản phẩm lithium gần đây và những sản phẩm theo đuối trong tương lai bao gồm từ bên trong Hoa Kỳ là rất quan trọng để duy trì sự phát triển của xe điện".

Kelly giải thích thêm: "Nghiên cứu này thiết lập một đường cơ sở cho các hoạt động gần đây và cho chúng ta thấy những lĩnh vực tiềm năng để cải tiến. Với nghiên cứu sâu hơn sẽ có thể sử dụng những thông tin này để thúc đẩy các phương pháp tốt nhất cho việc sản xuất lithium một cách bền vững nhất".

SQM tiếp cận Argonne lần đầu tiên vào cuối năm ngoái về sự hợp tác hỗ trợ mục tiêu bền vững đầy tham vọng mà công ty mới công bố gần đây

"Theo kế hoạch bền vững của chúng tôi, chúng tôi muốn xem xét kỹ hơn lượng khí thải carbon, tiêu thụ nước và năng lượng trong các sản phẩm lithium của chúng tôi. Và thấy nó ảnh hưởng đến phần còn lại của chuỗi gía trị như thế nào. Thông tin này sẽ giúp chúng tôi đạt được mục tiêu của chúng tôi là trung hòa được carbon vào năm 2030 ", Veronica Gautier - trưởng bộ phận đổi mới của SQM chia sẻ.

"Những phân tích còn giúp giải quyết câu hỏi bao quát về xu hướng cộng động về điện khí hóa giao thông vận tải bằng xe điện chạy bằng pin", Wang nói.

"Thông thường điện khí hóa nhằm mục đích theo đuổi sự bền vững về môi trường. Nhưng chúng ta cần biết nhiều hơn về sản xuất pin lithium trước khi chúng ta có thể nói chúng ta đang đi trên con đường bền vững. Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn quan trọng về chuối giá trị di động điện", anh chia sẻ.

Phân tích chính thức đã sử dụng công cụ mô hình mã nguồn mở của Argonne, GREET (Khí nhà kính phổ biến là khí thải và Năng lượng Công nghệ) với những dữ liệu chi tiết và những cái nhìn kỹ thuật đến từ SQM. Thêm vào đó là Lithium dựa trên cơ sở muối được chiết xuất ở Chile, các nhà nghiên cứu gia tăng dữ liệu của họ bằng hô hình hóa lithium dựa vào quạngư được chiết xuất từ quặng spodumene ở Tây Úc.

Kelly nói đó là những phân tích đầu tiên dựa trên dữ liệu toàn diện từ đối tác công nghiệp. Gautier nói thêm rằng SQM rất vui rằng những kết quả nghiên cứu hiện nay được công bố rộng rãi và sẽ giúp các nỗ lực toàn cầu hơn nữa nhằm đảm bảo sản xuất lithium bền vững.

"It is important for us to have full and complete transparency about how our process works, and we're excited to leverage Argonne's experience and expertise," she said. "Sharing this information will have great educational value".

"Điều quan trọng là chúng tôi phải có sự minh bạch đầy đủ và đầy đủ về cách thức hoạt động của quy trình của chúng tôi và chúng tôi rất vui khi được tận dụng kinh nghiệm và chuyên môn của Argonne", cô nói. "Chia sẻ thông tin này sẽ có giá trị giáo dục lớn",