無論是用于電網(wǎng)儲(chǔ)能、電動(dòng)移動(dòng)出行工具或可穿戴電子設(shè)備，鋰離子電池都已經(jīng)成為了人們生活中不可或缺的一部分。每年，德國以外的地區(qū)都會(huì)開采數(shù)百萬噸鋰，以生產(chǎn)鋰離子電池。不過，據(jù)外媒報(bào)道，德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（Karlsruhe Institute of Technology，KIT）的科學(xué)家們研發(fā)了一種經(jīng)濟(jì)高效的方法，以在本國開采鋰礦。他們計(jì)劃利用一種微創(chuàng)性工藝，從萊茵河上游地?zé)岚l(fā)電廠的深水中提取鋰。


在萊茵河上游河溝下的巖層深處埋藏著一種礦物：大量的鋰元素溶解在含鹽的熱水中，等待著被開采。KIT應(yīng)用地球科學(xué)研究所（AGW）的地球科學(xué)家Jens Grimmer博士表示：“據(jù)我們所知，每升水中鋰元素的含量可能高達(dá)200毫克。如果我們能夠利用此種元素，就可以滿足德國相當(dāng)一部分的需求。”目前，德國的此種稀缺資源純靠進(jìn)口，而且主要用于生產(chǎn)電動(dòng)汽車電池，因此這對于德國聯(lián)邦政府的氣候保護(hù)計(jì)劃也非常重要。進(jìn)口資源主要來自智利、阿根廷和澳大利亞等國家，上述國家的鋰產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的80%以上。

到目前為止，由于缺乏適當(dāng)?shù)墓に?，無法以高成本效益、環(huán)保且可持續(xù)的方式開采這一資源，德國國內(nèi)的鋰開采工作一直受到阻礙。于是，Grimmer與德國天然氣和水資源技術(shù)和科學(xué)協(xié)會(huì)（DVGW）研究所的Florencia Saravia博士在KIT Engler-Bunte研究所合作研發(fā)了一種新工藝，并在申請專利。Grimmer表示：“第一步要將鋰離子從熱水中過濾出來；第二步將鋰離子進(jìn)一步濃縮，直到鋰可以像鹽一樣沉積下來。”

與從南美州的鹽湖和澳大利亞固體巖石中提取鋰的傳統(tǒng)方法相比，Grimmer-Saravia的工藝具有幾個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢：1、使用現(xiàn)有地?zé)岚l(fā)電廠的基礎(chǔ)設(shè)施，因?yàn)槊磕甓加卸噙_(dá)20億升熱水流到該發(fā)電廠。2、與傳統(tǒng)的采礦作業(yè)相比，根本就不會(huì)有過多的負(fù)擔(dān)，而且土地消耗量也極小。3、由于熱水在使用之后會(huì)返回到地下，不會(huì)釋放任何有害物質(zhì)，地?zé)岚l(fā)電和產(chǎn)熱也不會(huì)受到影響。4、在地?zé)岚l(fā)電廠的熱水循環(huán)中，數(shù)小時(shí)內(nèi)就可以不斷地將鋰提取出來，而在南美洲鹽湖提取鋰需要幾個(gè)月，而且會(huì)嚴(yán)重受到天氣的影響。如果有強(qiáng)降雨，鋰生產(chǎn)則會(huì)推遲數(shù)周甚至數(shù)月。5、此外，該工藝還可從熱水中提取銣或銫等其他稀有且有價(jià)值的元素，激光和真空技術(shù)就需要用到此類元素。

由于該工藝可以采用地?zé)岚l(fā)電廠的技術(shù)和能量基礎(chǔ)設(shè)施，因而與傳統(tǒng)工藝相比，還可達(dá)到二氧化碳平衡。Florencia Saravia表示：“為了維持和改善我們的生活水平，我們向第三國家輸出了許多環(huán)境問題。利用該工藝，我們能夠承擔(dān)起自己的責(zé)任，以一種環(huán)保的方式在自己家門口提取現(xiàn)代技術(shù)所需要的重要原材料。我們還可以建立地區(qū)價(jià)值鏈，創(chuàng)建就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)減少地緣政治依賴。”

兩位科學(xué)家目前正與行業(yè)伙伴合作，以研發(fā)一種可以提取鋰的測試設(shè)備。首個(gè)原型設(shè)備將建在萊茵河上游的地?zé)岚l(fā)電廠，第一步是提取幾公斤的碳酸鋰或氫氧化鋰。如果實(shí)驗(yàn)成功，就計(jì)劃建設(shè)一個(gè)大型工廠，如此一來，每個(gè)地?zé)岚l(fā)電廠每年就可以生產(chǎn)幾百噸氫氧化鋰。目前的數(shù)據(jù)顯示，在萊茵河上游德法兩國兩邊的河溝中，每年可提取的鋰可達(dá)幾千噸。