"Мръсният" литий ли е ключът към "зеленото" бъдеще? Ето алтернативите

Електромобили. Фотоволтаици. Перки. Солари. Батерии. За световната мобилност и енергетика "новото нормално" е електрификацията около възобновяемите източници. Щом те са поели по "зеления" път, неизбежно ги следват и икономиките.

Това всъщност не е лошо. ВЕИ не е толкова чист въздух, колкото е енергийна независимост. Електрическото задвижване и съхраняването на енергия пък са все стъпки към независимост за Европа от външните енергийни доставки, идващи от тази или онази държава с имперски амбиции - без значение дали става дума за Русия, САЩ или арабските страни.

Чрез нов метод за рециклиране на литиеви батерии китайски учени произвеждат и електричество

Този метод е и сравнително евтин и щадящ околната среда

В основата на цялата тази мащабна икономическа трансформация обаче са именно батериите. Без тях коли на ток няма, а перките и соларите ще са в състояние единствено да разбалансират енергетиката (като у нас). А батериите в сегашния си вид са преди всички (90%) базирани на една технология - литиево-йонната. И това създава не само екологичен, но и геополитически проблем за Европа.

Един много мръсен метал

Нека първо да си припомним какво прави една батерия добра. Тя трябва да притежава мощност, енергийна плътност (т.е. за тази мощност да не се изискват големи габарити), да има достатъчно дълъг експлоатационен живот, да е относително безопасна и достъпна ценово.

Литият намира място в батериите още от 70-те, като първоначално не покрива всички тези изисквания - особено по отношение на безопасността. Постепенно обаче чрез влагането на различни други материали и подобряване на химията, използвана за електролита, проблемите в общи линии са преодолени.

След сравнително слаба година, "бялото злато" очаква ново възраждане. А Китай ще е в основата му

Очаква се световното търсене на литий да нарасне с 26% през следващата 2025-а

Ключовият израз е "в общи линии". Литиево-йонните батерии продължават да са доста чувствителни по отношение на температурата и, ако прегреят, съдържат всичко необходимо за поддържането на огън.

Извличането на самия литий, който значително повиши цената си през последните години, е много мръсен процес - 2,2 милиона литра вода са нужни за добива и преработката на един тон от метала. Рециклирането също е скъпо и не твърде екологично начинание, което изисква повече енергия, отколкото е нужна за производството на чисто нова батерия.

От екологична и икономическа гледна точка, също толкова проблематични са и други критично важни за батериите суровини като графит, никел, манган и кобалт.

САЩ инвестира милиарди в добива на литий, за да намали зависимостта си от Китай

Само един от проектите би осигурил суровина за производството на 800 000 електромобила

На всичкото отгоре, съществена част от залежите на литий и почти три четвърти от преработвателния потенциал за него са под китайски контрол.

В същото време, големият бизнес е със сериозни и дългосрочни инвестиции в Li-Ion технологиите. Така голяма част от развойната дейност в търсене на алтернативи се извършва от стартъпи.

Какви са другите варианти?

Батерия може да се направи с много и различни съставки. Както обаче посочихме по-горе, за да е смислено цялото упражнение, трябва да получим комбинация от мощност, компактност, безопасност, издръжливост и цена. Това доста намалява възможните варианти.

Натриевите батерии са може би най-известният конкурент на литиевите. Двете технологии са разработвани паралелно, но още през 80-те едната се изстрелва на лидерски позиции и едва през последното десетилетия отново гледаме сериозно към другата.

Натрият може директно да замени лития, като даже не е необходимо сериозно преоборудване на заводите. Голям плюс е, че той позволява разряд до нула волта, което го прави по-безопасен за съхранение и транспорт. Освен това, говорим за един от най-разпространените елементи на нашата планета - има го навсякъде и се извлича евтино.

Има обаче няколко големи проблема. Натрият е по-тежък от лития и има по-малка енергийна плътност. Това означава, че при две батерии с еднакви габарити, натриевата ще има с около една четвърт по-малък максимален заряд. Това не е добра новина, ако планирате да си купувате електромобил с такава технология.

Освен това, със сегашните масово достъпни технологии натриевите батерии имат наполовина по-кратък живот от литиевите. Има и опасения за безопасността на химикалите, които използват. В последните две направления има подобрения, вече има и голям китайски производител, който работи по технологията (CATL), но все още сме далеч от пробив.

Железните соли също се разглеждат като вариант особено за дългосрочно съхранение на енергия с множество цикли на зареждане и разреждане в рамките на т.нар проточни батерии. Проблемът при тях е, че габаритите са доста сериозни и това ги прави подходящи за съхранение на енергия, но не и за автомобили.

Желязо, сяра и силиций могат да се влагат и в литиеви батерии, като различните разработки обещават по-висока ефективност, но и по-малка зависимост от останалите скъпи изкопаеми. Някои от тях (като батериите със силиций) навлизат на пазара, докато други (като тези със сяра) все още срещат затруднения заради краткия си експлоатационен живот.

Батериите с твърд електролит могат да бъдат литиеви, но и не само. При тях енергийната плътност и времето за зареждане са значително по-добри при намален риск от пожар. Говорим обаче за технология, която наистина много се отличава от възприетата от индустрията в момента и затова приложенията все още са ограничени.

Магнезият в момента се проучва като потенциален компонент именно при този тип батерии. Той може да носи по-голям заряд и от лития, и от натрия - и то отново при по-ниска цена в сравнение със сегашната технология. Тепърва обаче трябва да видим дали разработките на японски учени в тази област ще се превърнат в използваем продукт.

Ожесточаващата се търговска война по света може и да ускори работата по алтернативите - за да не преживее светът повторение на петролната криза от 1973 г., но този път например с Li-Ion батериите.