PIAȚA MONDIALĂ A LITIULUI

Emilian M. Dobrescu

            Litiul (din greacă: λίθος lithos, “piatră”) este un element chimic având simbolul chimic Li și numărul atomic 3[1]. Este un metal alcalin de culoare alb–argintie, cel mai ușor metal și cel mai puțin dens. La fel ca toate metalele alcaline, litiul este foarte reactiv, se oxidează rapid în aer umed pierzându-și luciul și înnegrindu-se, fiind din acest motiv păstrat sub un strat de ulei.

            Datorită reactivității sale înalte, litiul nu este niciodată întâlnit sub formă liberă în natură, fiind prezent sub formă de compuși ionici. Este constituent al unor minerale pegmatitice, prezent în apa oceanelor și poate fi obținut din saramuri și argile. Industrial, litiul este un produs electrolitic compus dintr-un amestec de clorură de litiu și clorură de potasiu.

            Litiul este al 33-lea element ca abundență pe Pământ, dar datorită marii lui reactivități este găsit doar sub formă de compus. Litiul se găsește în zăcăminte pegmatitice, dar se poate obține, de asemenea, din apa de mare și argilă combinată cu pământuri rare; la scară industrială, litiul este izolat electrolitic dintr-o mixtură de clorură de litiu și clorură de potasiu. Este un metal moale – are cea mai mică densitate dintre metale.

            Litiul este un material important în fizica nucleară, fiind elementul utilizat în transmutarea heliului în 1932, acțiune care a condus la prima reacție nucleară, iar deuterura de litiu-6 a fost utilizată ca și combustibil de fuziune în armele termonucleare.

            Litiul și compușii săi au multe aplicații industriale vechi, inclusiv fabricarea sticlei termorezistente și materialelelor ceramice, lubrifianților pe bază de litiu, aditivilor utilizați în producția de fier, oțel și aluminiu, bateriilor cu litiu și acumulatoarelor litiu-ion; aceste întrebuințări consumă mai mult de 3/4 din producția mondială de litiu.

            Cantități minuscule de litiu sunt conținute în toate organismele, pentru care elementul nu îndeplinește vreo funcție biologică vitală, din moment ce animalele și plantele pot supraviețui fără acest metal. Ionul de litiu Li+ administrat ca și orice sare a acestui metal s-a dovedit a fi util ca medicament de stabilizare al bolnavilor cu tulburare bipolară, datorită efectelor neurologice ale ionului de litiu Li+ asupra organismului uman.

Este primul metal din Tabelul periodic al elementelor lui Mendeleev, fiind cum am spus mai sus şi cel mai uşor metal, caracteristică preţioasă pentru producătorii de electronice. Litiul este un metal esențial pentru producerea bateriilor destinate telefoanelor mobile, laptopurilor și vehiculelor electrice. Bateriile reîncărcabile se bazează pe greutatea redusă a litiului și pe potențialul său electrochimic ridicat…

          Producția la scară industrială

            Litiul a fost utilizat pentru prima dată în compoziția vaselinei utilizate pentru ungerea motoarelor avioanelor, precum și în alte aplicații similare în timpul celui de-Al Doilea Război Mondial; apoi, cererea de litiu a crescut mult în timpul Războiului Rece pentru producția armelor de fuziune nucleară: izotopii litiului – litiu-6 și litiu-7 – produc tritiu în momentul iradierii cu neutroni, fiind foarte utili pentru producția tritiului și a unei forme de combustibil de fuziune utilizat în interiorul bombelor cu hidrogen, sub forma deuteridului de litiu.

            Litiul a fost mult timp utilizat în scăderea punctului de topire al sticlei și îmbunătățirea comportamentului oxidului de aluminiu: aceste două întrebuințări au dominat piața mondială a litiului până spre mijlocul anilor ’90 ai secolului trecut. În aceeași perioadă a anilor 90 ai secolului trecut, câteva companii au început extragerea litiului din saramuri, care s-au dovedit a fi surse mai puțin costisitoare decât mineritul subteran sau de suprafață pentru obținerea litiului pur. Dar, cele mai multe exploatări miniere de unde se extrăgea litiu fie s-au închis, fie și-au concentrat activitatea spre alte materiale, deoarece doar pegmatitele pot fi prelucrate la un preț competitiv. Un exemplu în acest sens sunt minele de lângă King Mountain, Carolina de Nord (SUA). 

Dezvoltarea bateriilor pe bază de ioni de litiu a crescut cererea pentru acest metal, care a devenit dominantă după 2007. În urma creșterii cererii de litiu pentru producția de baterii electrice în anii 2000, noi companii și-au dezvoltat tehnicile de extragere a metalului din saramuri, pentru a onora nivelul cererii.

Rezervele mondiale de minereu de litiu

Chile este țara cu cele mai mari rezerve de litiu și al doilea mare producător mondial. Cele mai mari rezerve se găsesc în „triunghiul litiului“, în lacurile saline situate la frontiera dintre statele Argentina, Bolivia și Chile, de o parte şi de cealaltă a Anzilor Cordilieri, în America de Sud. Această zonă are mai mult de jumătate din rezervele mondiale. Resursele sunt exploatate de Argentina şi de Chile, dar nu şi de Bolivia; alţi producători importanţi sunt China, SUA şi Canada; Peru a anunţat descoperirea unui enorm zăcământ de litiu şi de uraniu în regiunea Puno, în apropierea lacului Titicaca. Chile extrage litiu din deşertul Atacama, dintr-unul din cele mai bogate zăcăminte din lume; zăcământul este celebru pentru concentraţia mare şi nivelul redus al impurităţilor.

În 2021, producția mondială de litiu a crescut cu 21% față de 2020, în Timp ce consumul global de litiu a crescut cu 33%, conform U.S. Geological Survey. În 2022, prețul de vânzare al acestui aur alb, cum mai este supranumit, a crescut de 5 ori! – toate aceste fenomene s-au întâmplat pentru că vânzările de vehicule electrice s-au dublat în anu 2021, la aproape 7 milioane de unități și au crescut puternic și în anul 2022.

În anii și deceniile care vin, cererea de litiu va crește constant, grație utilizării lui în industria bateriilor electrice dar și în aeronautică și exporarea Spațiului Cosmic.

Repartiția rezervelor pe țări

Bolivia ocupă primul loc pentru cele mai mari rezerve de litiu cu 21 de milioane de tone, urmată de Argentina – cu 17 milioane de tone, Chile – cu 9 milioane de tone, Australia – cu 6,3 milioane de tone, China cu – 4,5 milioane de tone, Congo –  cu 3 milioane de tone, Germania cu 2,5 milioane de tone și pe locurile nouă și zece, Canada și Mexic cu 1,7 milioane de tone fiecare, coform raportărilor US Geological Survey.

Cehia

            Cehia deține cca 3% din resursele mondiale de litiu, marea majoritate fiind situate aproape de granița cu Germania[2]: experții spun că depozitele din zona Cínovec, regiune bazată pe exploatarea cărbunelui, ar putea conține cele mai mari depozite de litiu din Europa.

            Litiul, unul dintre materialele critice, este crucial pentru producția bateriilor autovehiculelor electrice, precum și în alte tehnologii care vizează energia regenerabilă: „Este o șansă de a atrage noi investitori în regiune, de a îmbunătăți nivelul de trai și de a crea mii de locuri de muncă; avem posiibilitatea de a crea un centru de energie modernă și resurse regenerabile într-o regiune care odată era vestită pentru cărbune”, a spus Petr Fiala, politician și politolog ceh, prim-ministru al Republicii Cehe din noiembrie 2021 și lider al Partidului Civic Democrat din 2014.

            Zăcământul de litiu-staniu Cinovec este situat în Munții Krusne Hory, care formează granița naturală între Cehia și Germania. Zăcământul este situat într-o regiune minieră istorică, la 100 km distanță de Praga, în apropierea instalațiilor industriale și chimice din inima Europei, cu accesibilitate pentru marii producători de autovehicule electrice. Republica Cehia și landul german Saxonia au semnat un memorandum de cooperare pe proiecte strategice, inclusiv extracția de materii prime, precum litiul. Exploatarea de adâncime de la Cínovec este pregătită de Geomet, o companie deținută majoritar de Severočeské doly, care aparține companiei energetice ČEZ Group. Studiul final de fezabilitate, care răspunde la întrebările de bază legate de posibilitățile de producție de litiu la Cínovec, trebuie să fie gata până la finalul lui 2023, iar exploatarea efectivă ar putea începe la sfârșitul anului 2026. ČEZ discută în prezent cu primarii din satele din jur despre viitorul mineritului din zonă: minereul de litiu va fi extras de la 200 până la 500 m sub pământ, unde va fi și zdrobit parțial. Prelucrarea ulterioară va avea loc în apropierea depozitului.

Chile

Pe 21 aprilie 2023, preşedintele de stânga al statului Chile, Gabriel Boric, a anunţat că va naţionaliza industria litiului pentru a stimula economia şi a proteja mediul înconjurător: controlul asupra vastelor operaţiuni de litiu din această țară sud-americană va fi transferat de la giganţii industriali SQM şi Albemarle, către o companie deţinută de statul chilian, iar viitoarele contracte pentru explotarea minereurilor de litiu din Chile vor fi emise pentru parteneriate public-privat, cu controlul statului.

”Guvernul nu va pune interzice contractele actuale, dar speră că firmele în cauză vor fi deschise la ideea participării statului înainte de expirarea acestor contracte de exploatare!”, a apreciat Babriel Boric, fără a menţiona companiile Albemarle şi SQM, primul respectiv al doilea mare producător mondial de litiu. Contractul SQM ar urma să expire în 2030, iar cel al Albermarle în 2043; SQM, cunoscut în mod oficial sub denumirea Sociedad Quimica Y Minera de Chile, şi Albemarle aprovizionează cu litiu companii precum Tesla Inc, LG Energy Solution Ltd şi alţi producătorii de baterii pentru vehiculele electrice[3].

Decizia preşedintelui chilian reprezintă o nouă provocare pentru producătorii de vehicule electrice care se străduiesc să-şi asigure aprovizionarea cu materialele necesare pentru fabricarea bateriilor electrice, într-un moment în care din ce în ce mai multe ţări se străduiesc să-şi protejeze resursele naturale. 

India

            Compania indiană de reciclare a bateriilor Attero Recycling Pvt intenţionează să investească un miliard de dolari în perioada 2022-2027 pentru a construi fabrici de reciclare a bateriilor litiu-ion în Europa, SUA şi Indonezia, într-un moment în care cererea pentru litiu-ion a explodat la nivel global pe fondul tranziţiei la vehiculele electrice: “Există cantităţi mari de deşeuri de baterii litiu-ion care sunt disponibile pentru ca noi să le reciclăm”, a declarat directorul general de la Attero, Nitin Gupta, într-un interviu. Până în anul 2030, aproximativ 2,5 milioane de tone de baterii litiu-ion vor ajunge la finalul ciclului de viaţă, iar în 2023 există capacităţi de reciclare pentru doar 700.000 de tone de deşeuri de baterii. “Bateriile litiu-ion devin omniprezente pentru că sunt utilizate în echipamente electronice şi vehicule electrice”, a adăugat Nitin Gupta.

            Reciclarea bateriilor uzate este crucială pentru aprovizionarea cu litiu, un metal rar a cărui disponibilitate redusă ameninţă tranziţia mondială la energia verde prin intermediul vehiculelor electrice. Oferta limitată de litiu nu ţine pasul cu cererea astfel că preţul bateriilor, care reprezintă în medie 50% din costul unui vehicul electric, este în creştere rapidă. Costurile mari cu bateriile fac vehiculele electrice inaccesibile pentru marea masă a consumatorilor pe pieţe precum India, care este deja în urma altor state, cum este China, în tranziţia la vehiculele electrice.

            Graţie unor investiţii de un miliard de dolari, grupul indian Attero vrea să recicleze peste 300.000 de tone de deşeuri de baterii litiu-ion pe an în 2027, a spus Nitin Gupta. Una dintre viitoarele fabrici de reciclare a început să funcţioneze în Polonia la finalul lui 2022, în Timp ce o o altă fabrică ar urma să demareze activitatea în statul american Ohio în trimestrul al treilea al anului 2023. O a treia fabrică ar urma să devină operaţională în Indonezia în primul trimestru din 2024.

            De asemenea, expansiunea facilităţilor de producţie va ajuta Attero să asigure 15% din cererea mondială de cobalt, litiu, grafit şi nichel, a apreciat Gupta. Attero reciclează toate tipurile de baterii litiu-ion şi apoi exportă producţia de litiu spre fabricile pentru celule de baterii din India, iar printre clienţii săi se numără constructorii auto Hyundai Motor Co., Tata Motors Ltd. şi Maruti Suzuki India Ltd. Potrivit directorului de la Attero, mineritul de metale rare în locul obţinerii lor ca urmare a reciclării bateriilor second-hand poate provoca pagube mediului, în condiţiile în care pentru extragerea unei tone de litiu este nevoie de 1,89 milioane litri de apă… 

Mexicul a naționalizat depozitele sale de litiu în 2022; rezervele sale de litiu ale țării sunt situate în zăcăminte de argilă greu de extras, ceea ce face ca producția sa să fie costisitoare și neprofitabilă[4].

Pentru a profita pe deplin de bogăția sa de litiu, Mexicul are nevoie de o politică industrială cuprinzătoare, pentru a-și promova și crește lanțul valoric al litiului. În prezent, Mexicul are deja un avantaj comparativ față de alte țări, precum Bolivia, Chile sau Argentina. Este al cincilea cel mai mare producător de piese auto din lume și este de așteptat ca fabricile mexicane să înceapă în curând asamblarea vehiculelor electrice în cantități masive. În Mexic, există concesiuni de exploatare a litiului întinse pe 94.740 ha, iar altele sunt în procedura de obținere a autorizațiilor, care reprezintă alte 527.000 ha din teritoriul național, potrivit datelor Sistemului Comprehensive Mining Economy System (SINEM). Concesiunile actuale au fost acordate de guvernele anterioare, în Timp ce permisele pentru noi concesiuni sunt suspendate din cauza politicii președintelui López Obrador de a nu acorda concesiuni.

O altă problemă – cum aminteam mai sus – este că rezervele țării se găsesc în zăcăminte de argilă greu de extras, care sunt foarte scumpe și dificil de extras. Fernando Alanis, președintele CAMIMEX, a explicat că litiul din Mexic are o concentrație de doar 0,001 la sută pe tonă și, pentru a-l aduce la un procent necesar pentru fabricarea bateriilor electrice (30 la sută), costul și energia utilizată sunt foarte mari. Alanis a explicat că există diferite tipuri de zăcăminte de litiu: în rocă, în sare și în argilă. Depozitele în rocă se găsesc în general în Australia și SUA, reprezintă 26% din producția globală de litiu și conțin în general 5% litiu pentru fiecare tonă de rocă; zăcămintele în sare se găsesc în principal în Argentina, Chile și Bolivia și reprezintă 74% din producția mondială. Pentru fiecare tonă extrasă, concentrația de litiu este de 0,001%. În fine, depozitele de argilă au doar 0,001% litiu pe tonă, și, de asemenea, extracția lor este foarte costisitoare și consumă multă energie. Ca urmare, ultimele două tipuri de zăcăminte nu pot fi exploatate profitabil cu actuala tehnologie; ultimul tip de depozit este cel pe care Mexicul îl are în Sonora și Zacatecas.

Autoritățile mexicane au anunțat că nu vor mai practica naționalizarea producției țării, deoarece înțeleg că au nevoie de sectorul privat pentru a putea impulsiona industria litiulu: un proiect de lege pentru reglementarea pieței litiului în Mexic va fi prezentat Congresului în septembrie 2023. Mulți lideri cheie în minerit au cerut guvernului să nu se concentreze doar pe o singură resursă, deoarece Mexicul are oportunități mai bune și mai multe cu alte minerale. „Viitorul mineritului din Mexic este litiul? Nu chiar… Viitorul industriei miniere din Mexic constă în sprijinirea tuturor cercetărilor necesare pentru extragerea tuturor metalelor pe care le are țara”, a declarat Sergio Almazán, președintele Asociației minierilor, inginerilor, metalurgiștilor și geologilor din Mexic.

SUA

SUA era primul producător mondial de litiu între sfârșitului anilor ’50 și mijlocul anilor ’80 ai secolului trecut; atunci, depozitele de litiu din SUA erau estimate a fi de 42.000 tone de hidroxid de litiu.           

Minereul de litiu din SUA este conținut într-o singură mină din Nevada și, de aceea, SUA – un producător mondial important de baterii electrice se bazează pe importuri. Există însă planuri de a deschide mai multe mine în state precum California și Carolina de Nord pentru a ajuta SUA să-și atingă obiectivele de aprovizionare cu acest minereu strategic.

            În 2023, SUA importă majoritatea litiului pe care-l folosesc pentru producția de baterii electrice, din țări precum Argentina, Chile, China și Rusia. Administrația Biden a stabilit în 2023 un plan pe 10 ani pentru a stimula mai multe întreprinderi miniere interne să producă minereul de litiu, strict necesar pentru fabricarea bateriilor cu litiu. „Există o cursă pentru a capta piața. Consolidarea și întărirea competitivității SUA în inovarea și producția avansată a bateriilor elecrice este vitală”, se precizează în Planul pentru 2021 al Consorțiului Federal pentru Bateriile Avansate[5].

            Utilizarea litiului

            Litiul în economie

            Litiul și compușii săi au câteva aplicații industriale, incluzând fabricarea sticlei și a ceramicii termorezistente, precum și a aliajelor cu mare rezistență și greutate redusă folosite în aeronautică; de puțin Timp, litiul își joacă cel mai important rol al său în economie și societate – pentru fabricarea bateriilor alcaline, utilizate pentru propulsia automobilelor electrice, foarte la modă în acești ani.

Un articol din Nature estimează că ”cererea pentru aplicații auto a litiului va crește cu peste 30% pe an până în anul 2030. Principalii producători de baterii s-au angajat să investească peste 50 miliarde de dolari în perioada 2022-2027 pentru a crește capacitatea de producție a bateriilor litiu-ion, care este de așteptat să depășească 1,2 TWh până în 2030”. Deși analiștii diferă în ceea ce privește previziunile lor cu privire la cât de repede va crește cererea, toți sunt de acord că aceasta va crește de la an la an și este aproape un fapt că bateriile litiu-ion vor domina piața în următorul deceniu.

            Litiul în fizica nucleară

            Litiul are un rol important în fizica nucleară: fisiunea atomilor de litiu a fost prima reacție nucleară efectuată de către Omenire, iar deuteriura de litiu este folosită pentru fabricarea armei termonucleare.

 

            Litiul în medicină

            În 1859, medicul reumatolog englez Alfred Baring Garrod (1819-1907) a descris prima utilizare medicală a litiului în cadrul tratamentelor reumatice și a gușei, menționând litiul în cadrul depresiei: uratul de litiu este cea mai solubilă sare a acidului uric, fiind utilizată pentru stimularea excreției de acid uric pentru atenuarea gușei.

            În anul 1949, John F. J. Cade a menționat carbonatul de litiu în cadrul tratamentelor aplicate pacienților maniaco-depresivi, făcând astfel prima demonstrație a unui proces chimic ce putea fi utilizat pentru a estompa simptomele unei boli psihiatrice. Până în acel moment, singurele medicamente care ar fi avut acest efect ar fi fost narcoticele și drogurile halucinogene; nici o altă substanță nu schimbă fundamentul proceselor patologice declanșate de bolile psihiatrice.

            Cantități mici de litiu se găsesc în apa oceanelor și în unele organisme vii, cu toate că s-a constatat că nu îndeplinește nici o necesitate biologică pentru organismul uman, ajută doar pentru a estompa simptomele unor boli psihiatrice. Efectul neurologic al ionilor de litiu Li⁺ face ca unele săruri de litiu să fie folosite astfel ca medicamente pentru îmbunătățirea stării de spirit a Omului.

            Măsuri de protecție chimică

            Litiul metalic este extrem de inflamabil, exploziv și toxic. Prezintă reacția de autocombustie în contact cu apă, acizi și chiar și atmosfera umedă. Totodată, are rol de agent reducător, care cedează un electron agenților oxidanți activi, ce necesită completarea stratului de valență – astfel, explicându-se reacția chimică violentă care se petrece.

            Litiul trebuie păstrat într-un container cu ulei sau într-un mediu lipsit de aer și umezeală; incendiile cauzate de litiu sunt extrem de dificil de stins; datorită reacției cu apa, care aprinde litiul și mai mult, apa nu poate fi utilizată la stingerea incendiilor produse de litiu, datorită acțiunii sale de catalizator asupra litiului. Un amestec special de substanțe sau nisipul uscat sunt necesare pentru stingerea incendiilor cu litiu.

 

            Toxicitate

            Litiul este considerat a fi mult mai toxic decât celelalte metale alcaline; cu toate acestea, ingestia unei cantități mici de ioni de litiu este considerată a fi mai puțin dăunătoare atunci când o persoană are o dietă ce include sodiul în doza zilnică normală. Așa cum am arătat mai sus, sărurile de litiu, administrate oral, previn sau diminuează tulburările maniaco-depresive, iar pacienții care urmează tratamente cu litiu trebuie să fie supravegheați riguros, în special cei care folosesc antidepresive.

            Ingerarea unei cantități mai mari de săruri de litiu conduce la intoxicația cu litiu: simptomele acesteia includ amețeală, tremur necontrolat, spasme musculare, vorbire nearticulată, inapetență, vomă și diaree. Intoxicația cu litiu afectează sistemul nervos central; nu se cunoaște un antidot specific pentru otrăvirea cu litiu, iar principala metodă de tratament este menținerea căilor aeriene libere și prevenirea infecțiilor respiratorii.

            Litiul este de așteptat să fie una dintre cele mai solicitate resurse în următorii 50 de ani.

---

[1] Sursa: https://ro.wikipedia.org/wiki/Litiu, site vizitat pe 6 iunie 2023

[2] Vezi site-ul https://cursdeguvernare.ro/cehia-ar-putea-incepe-in-2026-exploatarea-litiului.html, postat și vizitat pe 18 mai 2023

[3] Vezi site-ul https://adevarul.ro/economie/chile-are-de-gand-sa-nationalizeze-industria-2260277.html, postat și vizitat pe 21 aprilie 2023

[4] Vezi site-ul What Is the Potential of Mexico’s Lithium Reserves? (mexicobusiness.news), postat pe 9 septembrie 2022

[5] Vezi site-ul https://adevarul.ro/economie/goana-dupa-aurul-alb-metalul-care-s-a-scumpit-2211570.html, postat și vizitat pe 22 octombrie 2022