Παρά τις προβλέψεις ότι η ζήτηση λιθίου θα αυξηθεί από περίπου 500.000 μετρικούς τόνους ισοδύναμου ανθρακικού λιθίου (LCE) το 2021 σε περίπου τρία έως τέσσερα εκατομμύρια μετρικούς τόνους το 2030, είναι πιθανό ότι η βιομηχανία λιθίου θα είναι σε θέση να προμηθεύσει αρκετό προϊόν για την ραγδαία αναπτυσσόμενη βιομηχανία μπαταριών ιόντων λιθίου.

Παράλληλα με την αύξηση της συμβατικής προσφοράς λιθίου, η οποία αναμένεται να επεκταθεί κατά πάνω από 300% μεταξύ 2021 και 2030, η άμεση εξόρυξη λιθίου (DLE) και η άμεση εξαγωγή λιθίου σε προϊόν (DLP) μπορούν να είναι οι κινητήριες δυνάμεις πίσω από την ικανότητα της βιομηχανίας να ανταποκριθεί πιο γρήγορα στην εκτίναξη της ζήτησης.

Παρόλο που οι τεχνολογίες DLE και DLP βρίσκονται ακόμη σε αρχικό στάδιο, με όποια αβεβαιότητα αυτό ενέχει, δεδομένης της εκρηκτικής αύξησης της ζήτησης και των χρόνων παράδοσης του κλάδου, είναι σημαντικά υποσχόμενες όσον αφορά στην αύξηση της προσφοράς, στη μείωση του ESG αποτυπώματος του κλάδου και στη μείωση του κόστους, με την ήδη ανακοινωθείσα δυναμικότητα να συμβάλλει στο 10% περίπου της προμήθειας λιθίου το 2030.

Ωστόσο, η κάλυψη της ζήτησης για λίθιο δε θα είναι ένα ευκολοδιαχειρίσιμο πρόβλημα. Παρά τον αντίκτυπο της πανδημίας στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας, οι πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων αυξήθηκαν κατά περίπου 50% το 2020 και διπλασιάστηκαν σε περίπου επτά εκατομμύρια μονάδες το 2021. Ταυτόχρονα, η αυξανόμενη ζήτηση EV έχει οδηγήσει τις τιμές του λιθίου σε άνοδο περίπου 550% σε ένα έτος. Στις αρχές Μαρτίου 2022, η τιμή του ανθρακικού λιθίου είχε ξεπεράσει τα 75.000 $ ανά μετρικό τόνο και η τιμή του υδροξειδίου του λιθίου είχε ξεπεράσει τα 65.000 $ ανά μετρικό τόνο (σε σύγκριση με πενταετή μέσο όρο περίπου 14.500 $ ανά μετρικό τόνο).

Το λίθιο είναι απαραίτητο για την παραγωγή σχεδόν όλων των μπαταριών που χρησιμοποιούνται σήμερα στα ηλεκτρικά οχήματα καθώς και στα καταναλωτικά ηλεκτρονικά είδη. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου (Li-ion) χρησιμοποιούνται ευρέως και σε πολλές άλλες εφαρμογές, από την αποθήκευση ενέργειας έως τις αερομεταφορές.

Καθώς το περιεχόμενο της μπαταρίας ποικίλλει ανάλογα με το μείγμα των ενεργών υλικών της και με τις νέες τεχνολογίες μπαταριών που εισέρχονται στην αγορά, υπάρχουν πολλές αβεβαιότητες σχετικά με το πώς η αγορά μπαταριών θα επηρεάσει τη μελλοντική ζήτηση λιθίου. Για παράδειγμα, μια άνοδος μεταλλικού λιθίου, η οποία ενισχύει την ενεργειακή πυκνότητα στις μπαταρίες, έχει σχεδόν διπλάσιες απαιτήσεις λιθίου ανά κιλοβατώρα σε σύγκριση με τα τρέχοντα ευρέως χρησιμοποιούμενα μείγματα που χρησιμοποιούν μια άνοδο από γραφίτη.

Θα υπάρχει λοιπόν αρκετό λίθιο για να καλύψει τις ανάγκες ενός νέου, ηλεκτροκίνητου κόσμου; Η παροχή μιας εμπεριστατωμένης απάντησης και η κατανόηση ολόκληρου του πλαισίου προσφοράς και ζήτησης θα είναι ζωτικής σημασίας για κάθε παίκτη στην αξιακή αλυσίδα -εταιρείες εξόρυξης, εγκαταστάσεις καθαρισμού, κατασκευαστές μπαταριών και αυτοκινήτων.

Κατά την επόμενη δεκαετία, προβλέπεται συνεχής ανάπτυξη των μπαταριών ιόντων λιθίου με μέσο ρυθμό περίπου 30%. Μέχρι το 2030, τα ηλεκτρικά οχήματα, μαζί με συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, τα ηλεκτρικά ποδήλατα, τα ηλεκτρικά εργαλεία και άλλες εφαρμογές που κάνουν χρήση μπαταριών, θα μπορούσαν να αντιστοιχούν σε 4.000 έως 4.500 γιγαβατώρες που θα προέρχονται από μπαταρίες ιόντων λιθίου (Εικόνα 1).

Πριν από λίγο καιρό, το 2015, λιγότερο από το 30% της ζήτησης λιθίου αφορούσε μπαταρίες. Το μεγαλύτερο μέρος της ζήτησης κατανέμονταν σε κεραμικά και γυαλιά (35%), μεταλλουργικές σκόνες, πολυμερή και άλλες βιομηχανικές χρήσεις (35%). Μέχρι το 2030, οι μπαταρίες αναμένεται να αντιπροσωπεύουν το 95% της ζήτησης λιθίου και οι συνολικές ανάγκες θα αυξάνονται ετησίως κατά 25 έως 26%, φτάνοντας τα 3,3 έως 3,8 εκατομμύρια μετρικούς τόνους ισοδύναμου ανθρακικού λιθίου (LCE), ανάλογα με τα σενάρια που περιγράφονται στην Εικόνα 2.

Με την αυξημένη αυτή ζήτηση, ο κόσμος θα πρέπει να ανησυχεί για τη μελλοντική προσφορά λιθίου; Το 2020, παρήχθησαν ελαφρώς πάνω από 0,41 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι LCE. Το 2021, η παραγωγή ξεπέρασε τους 0,54 εκατομμύρια μετρικούς τόνους (αύξηση 32% από έτος σε έτος). Η τρέχουσα βασική ανάλυση δείχνει ζήτηση LCE στα 3,3 εκατομμυρία μετρικούς τόνους ή σύνθετο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 25%. Λόγω των σύντομων χρόνων που υποτίθεται ότι θα είναι διαθέσιμες οι νέες μέθοδοι παραγωγής λιθίου, μπορεί να γίνει μία ασφαλής πρόβλεψη για παραγωγή 2,7 εκατομμυρίων μετρικών τόνων λιθίου το 2030. Είναι αναμενόμενο ότι το υπόλοιπο της ζήτησης θα καλυφθεί από πρόσφατα ανακοινωθείσες επεκτάσεις σε νέες και υπάρχουσες εκμεταλλεύσεις λιθίου ανά τον κόσμο.

Επί του παρόντος, σχεδόν όλη η εξόρυξη λιθίου γίνεται στην Αυστραλία, τη Λατινική Αμερική και την Κίνα (αποτελώντας συνολικά το 98% της παραγωγής το 2020). Ο υφιστάμενος οδικός χάρτης των νέων έργων, πιθανότατα θα εισάγει νέους παίκτες και τοποθεσίες στον χάρτη εξόρυξης λιθίου, συμπεριλαμβανομένων της Δυτικής και Ανατολικής Ευρώπης, της Ρωσίας και άλλων μελών της Κοινοπολιτείας Ανεξάρτητων Κρατών (CIS). Αυτή η αναφερόμενη βάση δυναμικότητας θα πρέπει να είναι αρκετή για να αυξηθεί η προσφορά με ετήσιο ρυθμό 20% και να φτάσει τους 2,7 εκατομμύρια μετρικούς τόνους LCE έως το 2030 (Εικόνα 3).

Ενώ η προβλεπόμενη ζήτηση και προσφορά υποδηλώνουν μια ισορροπημένη βιομηχανία βραχυπρόθεσμα, υπάρχει πιθανή ανάγκη για αναζήτηση νέας παραγωγικής ικανότητας έως το 2030.

Πρόσθετες πηγές λιθίου που απαιτούνται για να γεφυρωθεί το χάσμα προσφοράς-ζήτησης προβλέπεται ότι θα προέλθουν από συμβατικά έργα ορυκτών και άλμης που βρίσκονται ακόμα σε αρχικό στάδιο, άγνωστες ακόμα αποθέσεις και μη συμβατικές άλμες όπως γεωθερμικές ή σε πεδία παραγωγής πετρελαίου. Εν τω μεταξύ, νέες τεχνολογίες όπως το DLE και το DLP αναμένεται να ενισχύσουν την ανάκτηση και την ικανότητα παραγωγής. Επιπλέον, η χρήση μεταλλεύματος άμεσης αποστολής (DSO) θα μπορούσε να συμβάλει στον μετριασμό του βραχυπρόθεσμου κινδύνου υποπροσφοράς, όπως συνέβη το 2018 (Εικόνα 4).

Από καθιερωμένες χώρες παραγωγής λιθίου όπως η Αυστραλία, η Χιλή, η Κίνα και η Αργεντινή, σε χώρες με πρόσφατα χαρτογραφημένους πόρους και αποθέματα όπως το Μεξικό, ο Καναδάς, η Βολιβία, οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Ουκρανία, σε τοποθεσίες που συνήθως δεν σχετίζονται με το λίθιο όπως η Σιβηρία, η Ταϊλάνδη, το Ηνωμένο Βασίλειο και το Περού, η εξερεύνηση για συμβατικά κοιτάσματα «λευκού χρυσού» είναι παγκοσμίως σε εξέλιξη.

Αναμένονται ανακοινώσεις για νέα δυνητική δυναμικότητα το 2022, καθώς ορισμένα από αυτά τα έργα πρώιμου σταδίου καθίστανται οικονομικώς εφικτά. Αυτό το νέο δυναμικό περιλαμβάνει συμβατικές άλμες με συγκεντρώσεις μεταξύ 200 και 2.000 μερών ανά εκατομμύριο (ppm), καθώς και πετρώματα, όπου είναι κοινές συγκεντρώσεις λιθίου από 0,4 έως 1,0 τοις εκατό (Εικόνα 5).

Πρόσθετο δυναμικό προέρχεται από μη συμβατικά κοιτάσματα: γεωθερμικές άλμες και άλμες κοιτασμάτων πετρελαίου με βαθμούς συγκέντρωσης από 100 έως 200 ppm. Η πρώτη επιλογή εστιάζει στην παροχή καθαρής γεωθερμικής ενέργειας και παροχής λιθίου. Αν και τίποτα δεν έχει αποδειχθεί ακόμη σε εμπορική κλίμακα, υπάρχουν ήδη οικονομικά επιβεβαιωμένα έργα στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική με ορισμένες εκμεταλλεύσεις να είναι σε αρχικό στάδιο.

Αναμένουμε ότι, με την ανάπτυξη της τεχνολογίας και την εμπορική εφαρμογή των ιδεών, περισσότερες εκμεταλλεύσεις γεωθερμικής άλμης λιθίου θα εμφανιστούν στον παγκόσμιο χάρτη, με ορισμένες αυτοκινητοβιομηχανίες και ΟΕΜ κατασκευαστές, ήδη να ποντάρουν, υποστηρίζοντας ακόμα και έργα πολύ αρχικού σταδίου. Παραδείγματα περιλαμβάνουν η Renault Group, η Stellantis και η General Motors που υπογράφουν στρατηγικές συνεργασίες και με έργα γεωθερμικού λιθίου στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική.

Επιπλέον, τα έργα στη Βόρεια Αμερική επικεντρώνονται στην εξόρυξη λιθίου από τα λύματα των πετρελαιοπηγών. Αν και συνήθως χαμηλής συγκέντρωσης, μπορεί να αποδειχθεί μια πρόσθετη βάση πόρων εάν υπάρχει η κατάλληλη τεχνολογία.

Οι άλμες από γεωθερμικά ή πετρελαιοπαραγωγικά πεδία, για να πετύχουν ως πηγή προμήθειας λιθίου, θα απαιτηθεί μια αποδεδειγμένη διαδικασία για τη μέθοδο DLE. Υπάρχουν πολλές εταιρείες που δοκιμάζουν διάφορες προσεγγίσεις DLE. Αν και οι ιδέες τους διαφέρουν, η ιδέα παραμένει η ίδια: διέλευση της άλμης μέσω ενός υλικού που δεσμεύει λίθιο, χρησιμοποιώντας διαδικασίες προσρόφησης, ανταλλαγής ιόντων, διαχωρισμού μεμβράνης ή εκχύλισης μέσω διαλύτη, ακολουθούμενη από την εφαρμογή ενός διαλύματος για τη λήψη ανθρακικού λιθίου ή υδροξειδίου του λιθίου.

Η πολλά υποσχόμενη τεχνολογία DLE εξετάζεται επί του παρόντος όχι μόνο από μη συμβατικούς παίκτες αλλά και από εταιρείες που παραδοσιακά αναπτύσσουν «τυπικές» εκμεταλλεύσεις άλμης. Το DLE έχει πολλά πιθανά οφέλη, όπως:

• εξάλειψη/μείωση του αποτυπώματος των λιμνών εξάτμισης
• μείωση των χρόνων παραγωγής σε σύγκριση με τη συμβατική λειτουργία άλμης
• αύξηση της ανάκτησης από περίπου 40 τοις εκατό σε πάνω από 80 τοις εκατό
• χαμηλότερη χρήση γλυκού νερού, κάτι που μπορεί να είναι ένας από τους καθοριστικούς παράγοντες κατά την μελέτη για την αδειοδότησης ενός έργου εξόρυξης σε μια περιοχή με περιορισμένους υδάτινους πόρους
• χαμηλότερη χρήση αντιδραστηρίων και αυξημένη καθαρότητα προϊόντος (όσον αφορά το μαγνήσιο, το ασβέστιο και το βόριο) σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους ανάκτησης από άλμη

Μέχρι σήμερα έχει χρησιμοποιηθεί σε εμπορική κλίμακα μόνο η μέθοδος DLE μέσω προσρόφησης, στην Αργεντινή και Κίνα. Εάν η μέθοδος DLE μπορεί να κλιμακωθεί και να εφαρμοστεί σε εκμεταλλεύσεις άλμης, θα ενισχύσει τις υπάρχουσες παραγωγικές δυναμικότητες μέσω αυξημένης ανάκτησης και χαμηλότερου λειτουργικού κόστους, ενώ θα βελτιώσει επίσης του άξονες βιωσιμότητας των επιχειρηματικών λειτουργιών (Εικόνα 6).

Άμεση εξαγωγή λιθίου σε προϊόν

Παρόμοια με την DLE, η τεχνολογία DLP έχει ως σκοπό να περιορίσει μόνο το λίθιο μέσα σε ένα πολυμερές. Από εκεί το λίθιο ανακτάται μέσα σε ένα σωλήνα ηλεκτρόλυσης, παίρνοντας την τελική του μορφή. Εάν είναι επιτυχής, αυτή η πιθανή διαδικασία παραγωγής λιθίου θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην προσφορά.

Άμεση αποστολή μεταλλεύματος

Μια άλλη επιλογή για την κάλυψη του κινδύνου βραχυπρόθεσμης ανεπάρκειας, σε περίπτωση καθυστέρησης της ανάπτυξης νέας δυναμικότητας, είναι η παροχή DSO στην αγορά. Αυτό το χαμηλής ποιότητας συμπύκνωμα spodumene μπορεί να διατεθεί στην αγορά με πολύ σύντομο χρόνο παράδοσης (λιγότερο από ένα έτος για μία ηδη υπαρχουσα εκμετάλλευση), με τις πωλήσεις που προκύπτουν, να συμβάλλουν στην κατασκευή μιας μονάδας πλήρους κλίμακας επεξεργασίας συμπυκνώματος.

Ο καθαρισμός του συμπυκνώματος από τις προσμίξεις, είναι πιο δαπανηρός και πιο απαιτητικός, αλλά το 2018 δόθηκε ένα παράδειγμα για το πώς μπορεί να γίνει. Εν μέσω ενός τοπίου υψηλών τιμών και ενός περιβάλλοντος αγοράς με ανεπαρκή προσφορά, κινέζικες μονάδες επεξεργασίας εισήγαγαν συμπυκνώματα spodumene από την Αυστραλία με κάτω από 1,5% οξείδιο του λιθίου (0,7% λίθιο), προκειμένου να καλύψουν τις ανάγκες της αγοράς.

Επαναχρησιμοποίηση και ανακύκλωση

Μια συχνή ερώτηση είναι εάν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να ανακυκλωθούν. Με την αναμενόμενη διάρκεια ζωής της μπαταρίας στα δέκα έως 15 χρόνια για τα επιβατικά οχήματα και τη δυνατότητα επέκτασης της διάρκειας ζωής της μέσω της περαιτέρω χρήσης της στον τομέα αποθήκευσης ενέργειας, η ανακύκλωση μπαταριών αναμένεται να αυξηθεί κατά την τρέχουσα δεκαετία, αλλά όχι σε συνταρακτικά επίπεδα. Ανάλογα με τη διαδικασία ανακύκλωσης που χρησιμοποιείται, είναι δυνατή η ανάκτηση μεταξύ μηδέν και 80% του λιθίου που περιέχεται στις μπαταρίες στο τέλος της ζωής τους. Μέχρι το 2030, αυτή η δευτερογενής προσφορά αναμένεται να αντιπροσωπεύει λίγο περισσότερο από το 6% της συνολικής παραγωγής λιθίου (Εικόνα 7).

Κίνδυνος υποκατάστασης 

Ένα άλλο ερώτημα που προκύπτει είναι εάν το λίθιο μπορεί να υποκατασταθεί. Οι περισσότερες εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας, χαρακτηρίζονται από κάποιες περισσότερο ή λιγότερο ανεπτυγμένες τεχνολογίες που θα μπορούσαν να κάνουν τη δουλειά: μπαταρίες οξειδοαναγωγής βαναδίου, ψευδαργύρου-αέρα, θείου-νατρίου, νικελίου-νατρίου και ούτω καθεξής. Ωστόσο, επί του παρόντος δεν υπάρχει υποκατάστατο του λιθίου για να καλύψει τις απαιτήσεις του τομέα των οχημάτων. Η μόνη πιθανή εναλλακτική είναι μπαταρίες ιόντων νατρίου, οι οποίες, όταν είναι πλήρως έτοιμες για χρήση, θα μπορούν να καλύψουν μόνο εφαρμογές χαμηλής απόδοσης. Δεδομένων των προαναφερθέντων, υπάρχει μικρός κίνδυνος μείωσης της ζήτησης λιθίου έως το 2030.

Θα εξασφαλίσει λοιπόν ο κόσμος αρκετό λίθιο για την επερχόμενη επανάσταση των ηλεκτρικών οχημάτων; Το πιθανότερο είναι ότι θα συμβεί, αλλά πρέπει να γίνουν συγκεκριμένες ενέργειες σε κάθε επίπεδο της αξιακής αλυσίδας του λιθίου:

Χρηματοδότηση νέων τεχνολογιών. Για παράδειγμα, το DLE μπορεί να ενισχύσει την παραγωγή λιθίου από τις συμβατικές άλμες, αυξάνοντας τα επίπεδα ανάκτησης. Μπορεί επίσης να επιτρέψει την παραγωγή λιθίου από εκμεταλλεύσεις όπου το λίθιο είναι επί του παρόντος «κλειδωμένο», όπως άλμες γεωθερμικών ή πεδίων παραγωγής πετρελαίου.

Εξερεύνηση για νέα έργα. Το 2021, σχεδόν το 90% της εξόρυξης λιθίου πραγματοποιήθηκε σε μόλις τρεις χώρες (Αυστραλία, Χιλή, Κίνα). Η επέκταση σε άλλες περιοχές για νέες πηγές λιθίου μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη μιας νέας βάσης κοιτασμάτων για εξόρυξη.

Έγκαιρη προειδοποίηση για τις απαιτήσεις των κατασκευαστών. Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται οι τεχνολογίες μπαταριών, η βιομηχανία θα χρειαστεί περισσότερο ανθρακικό λίθιο ή υδροξείδιο του λιθίου. Αντίστοιχα, οι κατασκευαστές, μπορούν να βοηθήσουν γνωστοποιώντας τις προδιαγραφές του προϊόντος και τις απαιτούμενες ποσότητες λιθίου από νωρίς. Η έγκαιρη ενημέρωση για αυτές τις ανάγκες εκ των προτέρων θα δώσει στις εταιρείες που εξορύσσουν λίθιο, αρκετό χρόνο για να προσαρμοστούν.

Με πληροφορίες από McKinsey.com