大部分用於智慧型手錶和電動汽車等科技產品的電池,其主要原料鋰在運送到製造商之前可能已經經歷了環球旅行。但如果將近一半在美國使用的鋰,都能來自賓夕法尼亞州的廢水,情況會如何?
一項利用賓夕法尼亞州環境保護部合規資料進行的新分析表明,如果能夠完全有效地提取,來自馬塞勒斯葉岩氣井廢水中的鋰可以滿足美國高達 40% 的需求。
根據美國國家能源技術實驗室研究人員賈斯汀‧麥基(Justin Mackey))表示,目前實驗室中已能夠從水中提取鋰,效率超過90%。賈斯汀‧麥基是丹尼爾‧貝恩(Daniel Bain)實驗室的博士生,貝恩是肯尼斯‧p‧迪特里希藝術和科學學院地質和環境科學的副教授。
美國地質調查局將鋰列為關鍵礦物(儘管麥基迅速指出,鋰是一種元素,而不是礦物)。這意味著美國政府希望到 2030 年所有鋰都能在美國國內生產,因此對鋰源的尋找日益加劇。目前,大部分鋰是從智利的鹽湖中提取,然後運到中國進行加工。
美國也有一些鋰礦開採業,但麥基說,「這不一樣的。這是一條廢物流,我們正在尋求對該廢物進行有益的利用。」
在馬塞勒斯葉岩廢水中發現鋰並不令人驚訝:研究人員已經分析過在水力壓裂中循環利用的水,並且知道它會從頁岩中帶走礦物和元素。「但之前並沒有足夠的測量資料來量化這一資源,」麥基說,「我們只是不知道裡面有多少鋰。」
多虧了賓夕法尼亞州的監管要求,研究小組才得以弄清楚這一點。他們將他們的研究結果發表在《科學報告》(Scientific Reports)期刊上。
公司必須提交每個鑽井平台使用的廢水分析,而鋰正是他們必須報告的物質之一,麥基說:「這就是我們能夠進行這項區域分析的原因。」
滿足美國 30% 至 40% 的鋰需求將使該國更接近 2030 年的要求。但是,該州邊界之外也存在富含鋰的廢水。「賓夕法尼亞州擁有最完善的馬塞勒斯頁岩數據來源,但西維吉尼亞州也有大量開採活動。」
朝著利用這種鋰資源的方向邁進的下一步,是了解提取鋰對環境影響,並實施測試設施來開發提取技術。
「石油和天然氣廢水正成為一個新興問題,」麥基說,「目前,它只是被最低限度的處理,然後再次注入地下。」但它具有極大的潛在價值。畢竟,他說,「它已經溶解了岩石數億年——從本質上來說,這股水一直在開採地下資源。」
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