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Outside》超級火山會成為人類未來能源的希望?

全球對鋰金屬的需求,會一直增長到2100年,到一年介乎1200萬到2000萬公噸的水平。雖然需求龐大,但全球的鋰蘊藏量,其實遠可滿足我們的需要。

BILLY TONG

鋰,是鹼金屬中最輕的一種,用途十分廣泛,如製作催化劑和半導體合金,而我們日常見到的電池,其實大多是鋰電池(lithium battery)。隨著全球對電子車的需求增加,加上現時沒有比鋰電池更佳的電源儲藏方法,預計在未來,鋰金屬將會是人類很重要的能源資源。

密西根大學的學者曾預測,全球對鋰金屬的需求,會一直增長到2100年,到一年介乎1200萬到2000萬公噸的水平。雖然需求龐大,但全球的鋰蘊藏量,其實遠可滿足我們的需要。

鋰金屬的最大出產國,是智利和澳洲,佔全球供應75%。

然而,當今全球只有少數地方出產鋰金屬。鋰金屬供應的最大問題,不在於蘊藏量多寡,而是開採方法。今天,鋰金屬的最大出產國,是智利和澳洲,佔全球供應75%,其次是阿根廷和中國。辛巴威、葡萄牙和巴西也有少量生產。

為解決問題,史丹福大學的地質學家們,正努力尋找更多鋰金屬的生產源。

他們知道鋰金屬源於火山岩,所以集中研究能夠引發極大規模爆發的超級火山。

名為水輝石(hectorite)的火山泥。

他們在一種名為水輝石(hectorite)的火山泥,發現極高含量的鋰金屬。史丹福大學的地質科學教授Gail Mahood表示,研究指出,人們不用在極高溫的岩漿提取鋰金屬,只要火山曾經有大規模的爆發,火山岩、火山泥就會留下高含量的鋰金屬。她續指,在美國西部有很多合乎條件的火山,供應可觀數目的鋰金屬。

今天,我們大部分的鋰金屬,都開採自名為鋰鹽水(lithium brine)的地下鹽水。比較出名的鋰鹽水礦,有智利的阿他加馬礦(Atacama)。火山岩的鋰金屬,會被雨水和海底熱泉瀝濾(Leach Out),然後隨著水向下流到一些盆地。在乾旱地區,水份蒸發速度高,積聚速度慢,於是水份中的鋰含量愈來愈濃,成為鋰鹽水。

智利的阿他加馬礦(Atacama)。

鋰鹽水於乾涸的沙漠地表下流動,工人會把它從地底抽出,運到蒸發池中進一步濃縮,然後在化工廠進行提煉。因為氣候乾旱,澳洲西部、美國內華達和智利的阿他加馬沙漠,鋰鹽水和鋰金屬蘊藏量都很高。可是,要從鋰鹽水提取鋰金屬,成本其實不便宜,因為鋰鹽水出現的地方,通常都是水源缺乏的地區。

史丹福大學地質學家們的發現,正正開啟了很多可能性,發掘了更多潛在鋰金屬生產源,例如,上文提到水輝石。現時,水輝石也會應用於膏霜、乳液類產品,它是一種乾燥的、分層的、白色的灰狀物質,因為火山爆發後的水熱作用而形成。水輝石會吸收和粘附從火山岩中瀝濾出來的鋰金屬。在一些古老火山區,如美國內華特的麥克德米特火山區(McDermitt Volcanic Field),有1600萬年歷史,早已經歷明顯的地殼變動,所以在沙漠山脈也可以發現水輝石。

美國黃石火山(Yellowstone caldera)。

史丹福大學的地質學家也確定一些鋰金屬蘊藏量豐富的地方,墨西哥的索諾拉州(Sonora)、美國黃石火山(Yellowstone caldera)和義大利的地中海小島潘泰萊里亞(Pantelleria)。研究員也嘗試,驗證鋰金屬和一些較易偵測的物質的關聯性,如銣(rubidium)和鋯(zirconium),希望找到更易探測到鋰金屬的方法。

但是,除了要找到鋰金屬源,如何提取鋰金屬,也是一個令專家頭痛的問題。雖然,現在有不少公司會開採水輝石,但他們是把水輝石用於其他用途。以現時技術,要從水輝石提取鋰金屬並不合乎經濟成本。這將會是專家們未來研究的一個方向,希望在未來,能找到更多、更可靠、更多樣的鋰金屬源,以保障人類的電源供應及價格穩定。

來源:Smithsonian

本文經授權轉載自Outside:超級火山會成為人類未來能源的希望?

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