Прошлый век прошел под знаком нефти — черного золота, двигавшего прогресс и менявшего геополитическую карту мира. Сегодня на повестке дня — энергетический переход, и ему нужна своя «кровь». Ее имя литий — легчайший металл, без которого у нас не было бы смартфонов и ноутбуков. А еще электромобилей и накопителей солнечной и ветровой энергии. По оценкам экспертов, именно литий станет ресурсом, во многом определяющим логику будущих международных конфликтов и технологическое лидерство стран. Какое будущее ждет Россию? Разбираемся вместе с экспертами РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.
Весомый спрос на невесомый металл
Литий — самый легкий металл на Земле. Еще одно его ключевое свойство — исключительная электрохимическая активность, которая делает его незаменимым в производстве перезаряжаемых аккумуляторов. На литий-ионных батареях работают наши смартфоны, ноутбуки, планшеты, а также электромобили.
Распространение аккумуляторных технологий — главный двигатель роста спроса на литий. Основной объем потребления формируют два ключевых сегмента: стремительно растущий рынок электромобилей и системы накопления энергии для солнечных и ветровых электростанций. На эти технологии сегодня приходится почти весь прирост (90%) мирового спроса на металл. В ближайшие годы, по мере ускорения отказа от нефти и газа, зависимость от лития будет только усиливаться.
Почему литий сравнивают с нефтью
Несмотря на активный рост добычи, литий может столкнуться с острым дефицитом уже в ближайшее десятилетие. Согласно данным Международного энергетического агентства (МЭА), к 2040 году мировой спрос на литий может вырасти почти в 5 раз, превысив 500 тысяч тонн в перерасчете на чистый металл. А если мир продолжит следовать текущим климатическим планам, к 2035 году спрос будет опережать предложение на треть. В более амбициозном сценарии, нацеленном на углеродную нейтральность к 2050 году, потребность в этом металле вырастет еще стремительнее.
Авторы исследования «Состояние ресурсной базы критически важных металлов и элементов для развития современных технологий» приходят к еще более тревожному выводу: в условиях дефицита редкоземельных металлов, кобальта и лития, у многих современных технологий, в том числе в энергетике, по существу, нет перспектив на выживание. Без них невозможно развитие технологий будущего в радиоэлектронике, атомной и возобновляемой энергетике, машиностроении, оборонной, химической, медицинской и многих других отраслях.
Этот дефицит ученые сравнивают с борьбой за классические углеводороды, которую эксперты называют одной из главных причин современных международных конфликтов. Но если нефть была энергией индустриальной эпохи, то литий — ее «нерв» в эпоху цифровой и низкоуглеродной экономики.
Место России: зависимость от импорта VS новые подходы
Карта литиевых держав разительно отличается от нефтяной. По словам ректора РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина Виктора Мартынова, легкий металл распределен крайне неравномерно: «На долю восьми стран — Австралии, Чили, КНР, Аргентины, США, Португалии, Зимбабве и Бразилии — приходится почти 92,1% мировых запасов и, по данным на 2023 год, 98,2% мировой добычи лития».
Такая концентрация столь важного ресурса делает мировую экономику уязвимой.
За последние 20 лет добыча выросла более чем в 10 раз. Лидером в этом вопросе пока остается Австралия, а вот США, напротив, снизили уровень добычи. И формально при текущем уровне добычи разведанных запасов хватит примерно на 132 года. Ключевое слово здесь — текущем. Прогноз российских ученых лишь немного уступает оценке МЭА. Согласно ему, к 2030 году спрос на литий, кобальт и редкоземельные металлы может превысить предложение на 10-20%.
Сможет ли Россия обеспечить свои потребности?
При СССР в нашей стране добывали около 40-50 тысяч тонн литиевого концентрата, но в 1997 году единственное добывающее предприятие — Забайкальский ГОК — остановили. Сегодня в вопросах добычи лития Россия полностью зависит от импорта, но ситуация может перевернуться, считают эксперты.
Виктор Мартынов подчеркивает: у страны есть большой нераскрытый потенциал: «Запасы лития в России учтены в рудах 17 месторождений. На 14 из них запасы оценены и подтверждены — это 3,5 миллиона тонн. Еще на трех есть ресурсы, которые пока не считаются рентабельными для добычи, — это около миллиона тонн. А реальные ресурсы этого металла в нашей стране несоизмеримо выше, что должно позволить ей в ближайшие годы потеснить современных стран-лидеров».
Исследователи определили два основных направления для переоценки ресурсной базы.
- Во-первых, рудные месторождения — в частности, сподуменовые пегматиты. Эти горные породы вулканического происхождения являются главным источников литиевой руды во всем мире. Сегодня для решения этой задачи реализуется более ста новых геологоразведочных проектов.
- Второе направление — гидротермальные месторождения в подземных водах. Россия богата подземными рассолами и минерализованными водами, которые ранее вообще не рассматривались как источники литиевого сырья, а изучались лишь на уровне их прогнозирования. Внедрение новых технологий извлечения лития может радикально изменить картину, открыв доступ к дешевым в добыче ресурсам».
Правительство РФ поставило задачу до 2030 года вовлечь в освоение 5 крупных литиевых месторождений на территории страны.
Сложности добычи
А вот добывают литий совсем не так, как нефть. Основные источники ценного металла в природе — это либо солевые растворы (солончаки Чили и Аргентины), требующие многолетнего испарения в гигантских бассейнах, либо твердые руды (Австралия), чья переработка энергоемка. Оба метода критикуют за огромное водопотребление в засушливых регионах и химическое загрязнение.
При этом в отличие от нефти, которая, будучи топливом, попросту сгорает, литий теоретически можно использовать бесконечно за счет переработки. Правда, сегодня общемировой уровень рециклинга лития из аккумуляторов не превышает 5%. Причина — сложность технологии и низкая экономическая целесообразность. Процесс переработки дорог и энергоемок, а дешевизна нового литиевого сырья долгое время делала рециклинг нерентабельным.
Поэтому ученые всего мира озадачены поиском новых способов добычи лития.
Альтернативные технологии. И при чем тут капуста?
К примеру, добывать литий можно из пластовых вод. Подобную технологию недавно описал Губкинский университет. Воды, которые добывают вместе с углеводородами в нефтегазовых месторождениях, богаты минеральными солями, в том числе литием. Но до сих пор способы их переработки не были изучены: после извлечения нефти и газа такую воду просто закачивают обратно в пласт.
Чтобы использовать все ресурсы жидкости, ученые обратились... к растениям! Для начала они оценили способность разных видов впитывать литий. Победу одержал рапс — широко распространенный в нашей стране вид травянистых растений.
В лаборатории рапс выращивали на смеси пластовых вод с солями лития и обычного питательного раствора, чтобы изучить закономерности накопления ценного металла в листьях и стебле. В результате из получившейся биомассы исследователи не только добыли литий, но и оценили экономическую целесообразность такого метода. Оказалось, что извлечение металла с помощью рапса выгоднее, чем его добыча из традиционных месторождений.
Сейчас уже обсуждаются проекты по добыче лития из пластовых вод в Иркутской области.
Альтернативы литию
Есть и другие альтернативы «белому золоту». На случай дефицита лития наука ищет ему замену. Например, на рынок уже выходят натрий-ионные аккумуляторы, использующие дешевый натрий. Правда, они уступают литий-ионным в энергоемкости. Перспективны и аккумуляторы на твердом электролите, а также водородные технологии.
При этом, согласно прогнозам, литий-ионные технологии останутся доминирующими в мире как минимум до 2040 года.
Поэтому пока «легкий» металл остается тяжелым стратегическим камнем преткновения новой экономики. Россия, обладая колоссальным потенциалом, стоит перед вызовом: построить с нуля полный, высокотехнологичный цикл — от рудника до перерабатывающего завода. В этом и заключается настоящая литиевая игра XXI века.