Analisten waarschuwen dat er al in 2023 een krapte in de toeleveringsketen van lithium zou kunnen komen - en een mogelijke domper zou kunnen zijn op de elektrificatiedoelstellingen van de VS. 

Vijf- tot tienvoudig Er wordt groei verwacht in de wereldwijde markt voor lithiumbatterijen in het komende decennium, aangezien mensen overstappen op elektrische voertuigen (EV's), maar de lithiumvoorraden zijn nu al krap.

"Grote bedrijven hebben waarschijnlijk het gevoel dat er op dit moment veel lithium in de wereld is, en ik ga er toegang toe krijgen", zegt Venkat Srinivasan, directeur van het Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science en adjunct-directeur van het Joint Center for Onderzoek naar energieopslag, vertelde GreenBiz. "Maar voor alle anderen, als je dat langetermijncontract niet hebt, wat doe je dan?" 

Vooral bedrijven die lithium gebruiken buiten de EV-markt voelen de pijn, vertelde hij aan GreenBiz. Sommigen kunnen niemand ertoe brengen hun telefoontjes te beantwoorden.

President Joe Biden beriep zich op de Defensieproductiewet in maart om de binnenlandse productie van mineralen voor lithiumbatterijen aan te moedigen. Maar met China, Australië en Chili die het grootste deel van de lithium in de wereld produceren en China ongeveer 70 procent van de EV-batterijen in de wereld, heeft de VS veel in te halen.

Desalniettemin is Srinivasan optimistisch dat de VS de krapte in de toeleveringsketen zal oplossen. Veel mensen 'gooien ideeën tegen de muur', zei hij, en dat betekent dat er iets moet blijven hangen. Bovendien is hij verheugd dat veel bedrijven eindelijk marktfinanciering hebben in het bereik van $ 100 miljoen. "Mensen zoals ik die de R&D-pijplijn voeden, hebben bedrijven die deze oplossingen nu heel zorgvuldig bekijken omdat ze de financiering hebben om op te schalen", zei hij.

Dit ziet er op de korte tot middellange termijn veelbelovend uit:

Een zuinige lithium-ionbatterij met gesloten lus 

Een handvol bedrijven heeft de uitdagingen van het recyclen van lithiumbatterijen gekraakt en commercialiseert een veelbelovende nieuwe technologie voor het terugwinnen van lithium, kobalt en nikkel uit gebruikte batterijen. Investeerders zijn gieten in honderden miljoenen aan de industrie, terwijl de regering-Biden gereserveerd $ 3.16 miljard ernaar toe.

Een recyclingindustrie voor lithiumbatterijen zou in de komende jaren een nieuwe bron van lithium kunnen zijn, en zonder de milieu- en gemeenschapseffecten van de winning van nieuwe materialen.

Opstijgende elementen uit Westborough, Massachusetts, is een pionier op het gebied van deze technologie. Het versnippert batterijen, haalt de onzuiverheden eruit en laat waardevolle lithium, kobalt en nikkel achter in een "zwarte massa". Vervolgens zet het de zwarte massa om in batterijkathodes in een gesloten lussysteem dat minimaal afval produceert. De technologie is een enorme verbetering ten opzichte van het smelten of verbranden van batterijen, een eenvoudig maar inefficiënt proces dat afval en giftige luchtemissies veroorzaakt. 

A fascinerend interview met Ascend Elements CEO Mike O'Kronley en Disruptive Investing legt het proces en zijn potentieel uit.

[Ingesloten inhoud]

Ascend Elements noemt het proces bij voorkeur 'upcycling', omdat het teruggewonnen materialen omzet in een nieuwe, volledig gerecyclede batterijkathode die presteert net zo goed als of beter dan kathoden die zijn opgebouwd uit nieuw gewonnen mineralen. Het bedrijf heeft $ 90 miljoen aangetrokken van investeerders en bouwt een productiefaciliteit in Covington, Georgia, die later dit jaar wordt geopend, met een capaciteit voor de verwerking van 30,000 ton afgedankte lithium-ionbatterijen en schroot per jaar.  

Toronto gevestigde Li-Cyclus past op dezelfde manier een gesloten-lusbenadering toe en bouwt faciliteiten in Arizona, Alabama en New York. Het verwacht in totaal 65,000 ton lithium-ionbatterijverwerkingscapaciteit per jaar te hebben over zijn "Spokes" in Noord-Amerika en Europa, en onlangs verhoogd $ 200 miljoen van metaalproducent en grondstoffenhandelaar Glencore.

Hoewel er nog niet genoeg gebruikte EV-batterijen zijn om de opkomende recycling- (of upcycling-)industrie op te schalen, hebben experts anticiperen dat vanaf 2025 398,000 ton batterijen op korte termijn uit EV-toepassingen in de VS zal beginnen te verouderen, zei Srinivasan dat schroot van de batterijproductie een potentiële bron van lithium is.  

Herstel van mineralen kan helpen, maar lost de krapte op de lithiumvoorziening niet op, aldus experts. En een uitdaging op langere termijn, waarschuwde Srinivasan, is de stap om EV-batterijen te maken zonder kobalt en nikkel vanwege de problemen met de toeleveringsketen van die mineralen. Herstel van kobalt en nikkel maakt upcycling van lithiumbatterijen kostenconcurrerend, en zonder die mineralen is upcycling misschien minder aantrekkelijk, zei hij.

Nieuwe geothermische bronnen van lithium ontginnen

Het delven van nieuwe lithiumbronnen moet een deel van de oplossing zijn, en geothermische bronnen bieden een potentieel duurzamere voorziening dan traditionele winningsmethoden uit open groeven of zoutpannen. Pogingen om lithium te winnen uit geothermische bronnen die ten grondslag liggen aan de uitgestrekte Salton Sea in de Imperial Valley in Californië lijken bijzonder veelbelovend en zouden binnen een paar jaar operationeel kunnen worden.

Geothermische centrales werken door diep onder de grond een complexe zoutoplossing te pompen die de aardwarmte absorbeert en verrijkt is met lithium en andere mineralen. Aardwarmtecentrales zetten die warmte om in elektriciteit.

Verschillende bedrijven in de Imperial Valley die 11 geothermische energiecentrales exploiteren, ontwikkelen technologieën om lithium uit de geothermische pekel te extraheren en te verwerken voor verkoop op de EV-batterijmarkt. 

Het gezondheidsprobleem moet parallel met de ontwikkeling van deze lithiumindustrie worden opgelost, omdat je een gezonde omgeving nodig hebt om te werken.

"Alle drie de bedrijven bevinden zich in verschillende stadia van het naderen van de eindstreep, maar het gebeurt echt", zegt Michael McKibben, onderzoeksprofessor aan de University of California, Riverside, die mede leiding gaf aan een onderzoekssubsidie ​​van $ 1.2 miljoen van het Department of Energy om de lange termijn te beoordelen duurzaamheid van lithiumbronnen onder de Salton Sea.

McKibben zei dat voorlopige schattingen aantonen dat de enorme lithiumreserves 85 procent van de huidige wereldproductie kunnen leveren en minstens 75 jaar meegaan. 

EnergySource Minerals of San Diego is het verst. Het bezit één fabriek en zal binnen anderhalf jaar opschalen voor commerciële exploitatie. Berkshire Hathaway Energy Co., dat 10 van de 11 geothermische centrales bezit, gaat de komende 18 maanden een proef uitvoeren met lithiumwinning op een van zijn geothermische locaties. Het verwacht tegen 2026 de commerciële productie van lithium te bereiken.

"Voor mij is het grote probleem of Berkshire Hathaway het kan doen in de overige 10 fabrieken," zei McKibben.

De staat Lithium Valley Commissie, voorgezeten door Silvia Paz, pleitbezorger van milieurechtvaardigheid, heeft een volledige toeleveringsketen voor de productie en recycling van batterijen in de Imperial Valley voor ogen die goedbetaalde banen zou kunnen opleveren in een van de armste regio's van Californië.  

Geothermische bronnen zijn echter nog een paar jaar verwijderd en een struikelblok is de giftig stof vrijkomt door de opdrogende Salton Sea die verband houdt met astma en andere kwalen in naburige gemeenschappen. "Het gezondheidsprobleem moet tegelijk met de ontwikkeling van deze lithiumindustrie worden opgelost, omdat je een gezonde omgeving nodig hebt om te werken", zei McKibben.

Bovendien onderzoekt de Lithium Valley Commission een speciale belasting voor lokale gemeenschappen of een mechanisme om ervoor te zorgen dat de inkomsten terugvloeien naar de bewoners, zei hij.

"Er is veel hoop dat [de Salton Sea] dingen gaat veranderen," zei Srinivasan, "maar het moet aan boord komen en het moet kosteneffectief zijn."