电动汽车的繁荣可能会将南加州“盐海”变成美国的锂谷

2023年4月19日,加州Niland市盐海附近地狱厨房的受控热源测试设施。(Jeff Gritchen, Orange County Register/SCNG))

【美洲华联社4月28日洛杉矶报道】工作人员正准备拆除一座小型地热发电厂,这座地热发电厂已经运行了几个月,距离“盐海”(Salton Sea)东南海岸几英里,位于一个被称为“地狱厨房”(Hell’s Kitchen)的地方。

据南加州新闻集团报道,自去年12月以来,来自澳大利亚Controlled Thermal Resources(CTR)的一支30人的顽强团队一直在帝国谷这个角落的工厂工作。他们的任务是:调整从沸腾的盐水中提取锂和其他有价值的矿物以及地热能的计划,沸腾的盐水在美国地震最活跃的地区之一下方8000英尺处流动。

虽然暴露在恶劣的沙漠条件和550度的盐水中,使设备看起来已经运行了几年而不是五个月,但该团队并没有因为出现问题而拆除优化工厂的塔、涡轮机和储罐。相反,在工厂的最后一次参观中,公司首席执行官Rod Colwell解释说,他们已经解决了问题,提高了效率,准备转而建设可能是世界上首批商业规模的地热锂提取工厂之一。

这样一个项目的时机再好不过了。

在过去的30年里,锂的快速充电和转移大量能量的能力使其成为电池的主要组成部分,从笔记本电脑到起搏器再到手机,电池的运行范围无所不包。现在,锂是储存太阳能和风能以及为电动汽车提供动力的电池的首选材料。

随着加州和其他地方最快在2035年禁止新的汽油动力汽车,预计到本世纪末,锂的需求将达到目前供应量的两倍。这引发了所谓的“白金热潮”,向锂的银白色致敬。而且,在国内,没有什么地方比盐海附近的一块土地更受关注了,这片土地位于一个深地热盐水库之上,据信该地热盐水库的锂浓度是世界上最高的。

现在,世界上大多数原锂来自澳大利亚和南美洲,在那里,锂是通过硬岩开采或大规模蒸发池提取的,这两种方法都会带来环境问题。通常,这些材料会被运往中国或其他遥远的地方,制成锂离子电池,然后被送往汽车制造商的工厂。

由于目前美国国内仅使用1%的锂来自内华达州的一个地点,美国政府于2021宣布锂为“关键矿物”,这意味着锂的开采对国家安全至关重要。基础设施法案和《通胀削减法案》中的资金都致力于促进国内锂生产和电池制造。联邦政府也在利用旨在降低电动汽车有效成本的税收优惠来推动美国主要汽车零部件的生产。

4月18日生效的规定将7500美元的税收抵免限制在使用美国或其贸易盟友(换言之,不包括中国)的矿产在国内组装的汽车上。虽然雪佛兰开拓者和一些特斯拉Model 3等汽车符合要求,但根据能源部最新的合格电动汽车名单,日产、宝马和其他主要汽车制造商的汽车则不符合要求。这使得这些制造商争相从当地采购锂,以便他们的汽车能够为美国买家提供有竞争力的价格。

Colwell表示,为了保持需求曲线的领先地位,CTR的目标是到2025年开始每年生产25000吨电池级锂产品。然后,他们计划在2027年前提高产能,最终每年生产30万吨锂,或足以为数千万辆电动汽车电池供电。

Colwell说,供应链的延迟已经减缓了部分工作,锂生产原定于明年开始。地方、州和联邦监管机构之间的一致性也存在问题,尽管他表示情况正在好转。他承认,目前还没有人知道他们的产品将如何进入电池厂或最终成本等所有细节。“我们不知道什么是我们不知道的,我们并不是假装我们已经解决了所有问题,因为在全球任何地方都没有这样的先例。”

他所知道的是,对锂的需求如此强劲,以至于尽管Berkshire Hathaway公司和EnergySource公司也在盐海附近进行开采作业,但Colwell表示,近几个月来,这种动态开始让人感觉竞争力下降,合作性增强。

他认为,企业、监管机构和社区成员都开始意识到未来几年该领域需要发生的事情的紧迫性。作为证据,他引用了加州州长Gavin Newsom在3月份访问该地点的例子,而能源部官员周一和周二在一次闭门会议上与Colwell和其他利益相关者一起讨论了如何让像他这样的项目走上正轨。

他说,“如果我们不这样做,我们都会错过这个窗口期,这迫使汽车制造商继续转向中国,以保持电动汽车生产线的运转和碳排放的下降。”

地热能发电厂在盐海附近的这种条件下已经运行了40年。目前有11家这样的工厂,其中10家由Berkshire Hathaway公司运营,一家由EnergySource公司运营,它们使用油井将沸腾的盐水带到地表,在那里产生足够的蒸汽来驱动清洁能源涡轮机,为数百万家庭供电。Colwell说,到目前为止,没有迹象表明这些操作降低了储层中的矿物质、热量或压力。

CTR提取锂的概念图

直到最近,地热发电厂还将包括液化锂在内的所有盐水送回地球,以帮助保持地热储层的稳定,并避免将任何东西倾倒在地上,就像一些地方的此类作业一样。但现在,这两家公司的团队与Controlled Thermal Resources(CTR)正在开发系统,首先将热盐水通过一系列封闭的管道和储罐输送,这些管道和储罐提取锂和其他矿物,然后将其他一切送回地下。

到底有多少锂?对于这个答案,每个人都在等待Lawrence伯克利国家实验室和加州大学河滨分校的研究人员的研究结果,该研究试图量化和表征供应。加州大学洛杉矶分校的地质学研究教授Michael McKibben表示,一份报告将于6月发布,他对盐海研究了50多年,并参与了该报告的编写。但是,从广义上讲,McKibben说,这一结果与早期对大规模富锂地热储层的预测一致。

McKibben说:“评估一切的问题是,他们仍在开发提取技术。”

Colwell说,从化学的角度来看,从水库炖菜中提取矿物质的过程并没有那么复杂。他开玩笑说,你可以“几乎去Lowe’s”获得所需的设备,整个过程包括提取盐水、捕获蒸汽、提取矿物,并在大约40分钟内将剩余的东西送回储层。“这就是它的组装和安排方式,这就是艺术。”

利用锂流

2021,通用汽车宣布对该公司的盐海设施进行“数百万美元”投资,CTR获得了第一次重大信任投票。这让这家汽车巨头拥有了在该工厂生产的任何锂的优先权,因为通用汽车希望通过五款雪佛兰车型和一辆凯迪拉克来扩大和稳定其地位,这些车型已经在联邦税收抵免名单上。

CTR优化工厂的钻井将成为通用汽车专用锂生产工厂的一部分。Colwell表示,他们没有使用测试井,而是选择开发一口价值1200万美元的生产规模井,该井耗时38天,每年可开采多达12000吨锂。这样,他们就可以简单地用即将投产的商业规模工厂取代优化工厂的地面设备。

Colwell表示,他们计划简单地复制这一第一个经过验证的设置,允许不同的汽车制造商和电池制造商在他们的专用水井和工厂附近插上他们的旗帜,而不是试图重新设计以扩大规模。

该公司宣布的第二个合作伙伴是Stellantis,该公司生产吉普、克莱斯勒、菲亚特等车型。Stellantis承诺在10年内每年购买多达25000吨电池级氢氧化锂,用于其北美电动汽车生产。

Statevolt是一家初创公司,最近在该地区购买了135英亩土地,用于建造一座大型电池制造厂,该公司还与CTR签署了一项锂资源采购协议。Colwell表示,他们正在与另外两家主要电池制造商进行谈判,他希望很快宣布。

他说,最终CTR计划钻探大约60口井。一半将用于提取沸腾的盐水,而另一半将位于一英里外,将任何不需要的矿物和剩余的水注入地下足够远的地方,使变质的盐水多年内不会与他们提取的物质相互作用。