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（圖片來源：卡爾斯魯厄理工學院）

 

       無論是用于電網儲能、電動移動出行工具或可穿戴電子設備，鋰離子電池都已經成為了人們生活中不可或缺的一部分。每年，德國以外的地區都會開采數百萬噸鋰，以生產鋰離子電池。不過，據外媒報道，德國卡爾斯魯厄理工學院（Karlsruhe Institute of Technology，KIT）的科學家們研發了一種經濟高效的方法，以在本國開采鋰礦。他們計劃利用一種微創性工藝，從萊茵河上游地熱發電廠的深水中提取鋰。

 

       在萊茵河上游河溝下的巖層深處埋藏著一種礦物：大量的鋰元素溶解在含鹽的熱水中，等待著被開采。KIT應用地球科學研究所（AGW）的地球科學家Jens Grimmer博士表示：“據我們所知，每升水中鋰元素的含量可能高達200毫克。如果我們能夠利用此種元素，就可以滿足德國相當一部分的需求。”目前，德國的此種稀缺資源純靠進口，而且主要用于生產電動汽車電池，因此這對于德國聯邦政府的氣候保護計劃也非常重要。進口資源主要來自智利、阿根廷和澳大利亞等國家，上述國家的鋰產量占全球總產量的80%以上。

 

       到目前為止，由于缺乏適當的工藝，無法以高成本效益、環保且可持續的方式開采這一資源，德國國內的鋰開采工作一直受到阻礙。于是，Grimmer與德國天然氣和水資源技術和科學協會（DVGW）研究所的Florencia Saravia博士在KIT Engler-Bunte研究所合作研發了一種新工藝，并在申請專利。Grimmer表示：“第一步要將鋰離子從熱水中過濾出來；第二步將鋰離子進一步濃縮，直到鋰可以像鹽一樣沉積下來。”

 

       與從南美州的鹽湖和澳大利亞固體巖石中提取鋰的傳統方法相比，Grimmer-Saravia的工藝具有幾個關鍵優勢：1、使用現有地熱發電廠的基礎設施，因為每年都有多達20億升熱水流到該發電廠。2、與傳統的采礦作業相比，根本就不會有過多的負擔，而且土地消耗量也極小。3、由于熱水在使用之后會返回到地下，不會釋放任何有害物質，地熱發電和產熱也不會受到影響。4、在地熱發電廠的熱水循環中，數小時內就可以不斷地將鋰提取出來，而在南美洲鹽湖提取鋰需要幾個月，而且會嚴重受到天氣的影響。如果有強降雨，鋰生產則會推遲數周甚至數月。5、此外，該工藝還可從熱水中提取銣或銫等其他稀有且有價值的元素，激光和真空技術就需要用到此類元素。

 

       由于該工藝可以采用地熱發電廠的技術和能量基礎設施，因而與傳統工藝相比，還可達到二氧化碳平衡。Florencia Saravia表示：“為了維持和改善我們的生活水平，我們向第三國家輸出了許多環境問題。利用該工藝，我們能夠承擔起自己的責任，以一種環保的方式在自己家門口提取現代技術所需要的重要原材料。我們還可以建立地區價值鏈，創建就業機會，同時減少地緣政治依賴。”

 

       兩位科學家目前正與行業伙伴合作，以研發一種可以提取鋰的測試設備。首個原型設備將建在萊茵河上游的地熱發電廠，第一步是提取幾公斤的碳酸鋰或氫氧化鋰。如果實驗成功，就計劃建設一個大型工廠，如此一來，每個地熱發電廠每年就可以生產幾百噸氫氧化鋰。目前的數據顯示，在萊茵河上游德法兩國兩邊的河溝中，每年可提取的鋰可達幾千噸。