（１４）埋藏量很多的鋰元素、現實上是否能配合需求供應出足夠的產能？
前面分別針對評估電池影響環境的幾個重要因素，如「可回收」、「可重複使用」與「ＬＣＡ」等等內容。
說到對環境的影響，現今無論如何最容易被注目、討論的話題當然就是「去碳化」，但千萬不可忘記除了ＣＯ２排放以外，還有其他因素有可能對環境產生影響。考慮對環境影響時的一個重點，就是資源消耗、特別是在鋰離子電池中不可或缺的「鋰」元素之重要性非常值得注目。
鋰資源真的不夠嗎？
因為「除碳化」或「ＳＤＧｓ」等等方面的努力備受關切，以電動車（ＥＶ）為首的鋰離子電池搭載產品的開發與普及就加速了起來。但伴隨而來的，就是鋰離子電池的需求也大幅增加了。有一說是鋰的年需求量會在２０３０年時成長為２０２０年時的六到七倍。因此構成鋰離子電池原料的鋰資源是否會不足的擔心就時有所聞。
針對「鋰資源是否真的不足」這種問題來看，單純就埋藏量來考慮的話，答案是否定的。鋰元素是地殼中含量第２５多的元素，根據使用的前提條件或試算方法的不同，算出來的鋰推定埋藏量可能會各有不同的差距，但是大致的計算結果都顯示地球上存有能滿足未來需要的足夠鋰含量。
因此，今後完全不需要擔心鋰不足的問題。這樣寫的話，本篇就可以早早結束了，實際上問題並沒有那麼單純。因為埋藏量的確很多沒錯，但從「是否能供給出滿足今後的需求的鋰產能」之鹼度來看，還是有疑慮的。
天然的鋰資源共有三種，各有各自的特徵
現在全世界可以探採天然鋰資源的方式，一般來說主要可以分為三種：礦石、鹹水與堆積岩。礦石當然是現在鋰生產的主流原料資源。鋰礦物經常會包含在岩漿冷卻結晶化時形成的一種名為「偉晶岩（pegmatite）」的火成岩之中，以澳洲為首、美國或加拿大等等世界各地區都能挖掘得到這種火成岩。
從鹽湖等等中採取的鹹水（含有鹽分的水）也是能夠抽取鋰資源的原料之一。含有鋰的鹹水集中在智利東部、阿根廷西北部、波利維亞南部這個被稱為「鋰三角地帶」的區域中，當中以智利的含量最多，約有佔全世界將近一半的含鋰鹹水。
根據不同的資源比率來看，鋰的全世界藏量中，鹹水佔比多達６６％、礦石則佔２６％。但從實際生產出來的鋰來看，反而是從礦石中生產的比率佔整體的５５％、鹹水則是４５％，兩者有顛到過來的傾向。
從礦石生產出來的鋰與從鹹水中提煉出來鋰，具有各自不同的生產特徵。單純就成本優勢來看，是鹹水比較有利。因為從礦石中採取鋰時，必須經過粉碎、加熱、焙燒、硫酸浸出、精製等等許多複雜的處理工序；鹹水基本上就是蒸發處理這種單純的程序就能得到鋰，雖然還需要考慮蒸發率與雜質含有比率的問題，整體來看還是從鹹水中生產鋰是比較便宜的。
另一方面，從礦石中生產鋰時，雖然程序較多且複雜，但卻有比需要等待蒸發的鹹水生產方式更短時間獲得鋰的優點。此外，伴隨著成為電池原料的鋰消費增加的關係，將鋰鹽作為生產物的需求有從碳酸鋰轉被到氫氧化鋰的趨勢。
使用鹹水生產時，萃取出來的碳酸鋰有必要再轉換成氫氧化鋰的必要，但是在礦石生產方式中，則有可能直接產出氫氧化鋰的可能性。這也是從礦石生產鋰的案例越來越多的理由之一。
堆積岩生產方式很不容易划算
如前所述，鋰資源的取得除了礦石與鹹水之外，還有堆積岩的方式。堆積岩大多是以所為的「黏土」或「凝灰岩」的形態存在，會比礦石更容易分解成微粒子。因此比起礦石生產，堆積岩生產時需要的消耗能量的確可能比較低。但是從堆集岩中提取鋰還是有鋰濃度太低、雜質含量卻很高等等問題，從商業角度來看，可能很不划算。
特斯拉公司在２０２０年９月召開的電池開發進度報告活動「Battery day」中發表了該公司即將在內華達州致力於開發出從黏土狀的堆積岩中生產鋰原料的製造方法。
地球上存在的鋰資源除了以上介紹過的礦石、鹹水以及堆積岩三種以外，還有其他取得鋰元素的方法。那就是從「海水」中提煉。好比說２０１４年日本核能研究開發機構就發表了開發出從海水中抽出鋰元素與發電同時進行的技術。
其實在海水中的鋰濃度要比其他物質來說相對較高，如果能開發出有效率的抽出方法的話，就有經濟上可以永續進行生產無窮無盡鋰元素的可能性。為了能增加可使用的鋰資源，今後應該會更加致力於從海水中獲得鋰的方法才對。
改善從礦石或鹹水中生產鋰的既有生產程序、再加上從堆積岩或海水中生產鋰的新方法，技術上應該是能滿足未來的鋰離子電池的需求。如果鋰離子電池的需求爆發性增加起來，短期內不免會出現價格高漲的問題，就長期來看則是可以透過新程序的生產技術與商業效率的提升讓價格回穩才對。
採掘鋰資源對環境之影響
不過，鋰資源不僅有技術性、商業上的問題而已，不可避免地還是得來談談開採鋰資源可能產生的環境問題。
好比說，出現鹹水的區域經常也是世界級的珍貴生態系環境，是科學上價值很高的稀少生物棲息地。又好比說，即便在日本也一度成為社群媒體話題的「烏尤尼鹽沼」，除了鹹水之外，其景觀優美而成為了重要觀光資源而著名。其他像是處於極端乾燥地帶的智利北部的鹽湖，也是當地居民生活上不可欠缺的儲水地，如果在這些鹽湖採掘鋰資源可能會造成水資源不足或污染等等麻煩問題，是千萬不能忘記的重要考量點。
從之前數篇提到的「ＬＣＡ（壽命週期評價）」之觀點來看，對環境之影響也是絕對需要考慮的一點。根據上述的說明，從礦石中生產鋰的程序會比鹹水複雜，就有消耗更多能源的傾向。該如何削減採礦或運送礦石的動力、為了生成鋰鹽的焙燒熱源、以及一起排放出來的二氧化碳，都是今後要好好面對的重大課題。
除了減低排放二氧化碳以外，為了維護環境生態應做的事項
在這裡還是要再重複一次，ＬＣＡ該考慮的部分不是只有二氧化碳的排放而已，其他對環境的影響也必須仔細考慮清楚。
例如，從礦石生產鋰時需要經過硫酸浸出的程序，因此會大量產生硫酸鹽的廢棄物。此外，如前所言，隨著這些製造程序之改善、開發進步，以往在商業上不划算的鋰資源採取方式也可能變成是可行的了。
以現狀來說，很多不划算的鋰資源，需要面對天然資源中鋰濃度偏低與雜質較多的課題，隨著這些問題得到解決而能擴大產能的同時，也可能大量增加從雜質而來的廢棄物，這種表裏一體的關係也是開發時必須要小心注意的部分。
鋰資源的新風險
而且，最近突然出現了與鋰資源相關的新風險。根據Rystad Energy能源顧問公司的報告，歐洲聯盟執行委員會（ＥＣ）很可能會在２０２２年將鋰元素分類為生殖毒性物質（譯註：結果並沒有）。
這是因為歐盟化學機關（ＥＣＨＡ）的風險評估委員會（ＲＡＣ）在２０２１年末發表了他們同意了法國提議之「將碳酸鋰、氫氧化鋰、氯化鋰等三種鋰化合物分類為生殖毒性物質１Ａ等級」之提案。根據這樣的分類，雖然不會立刻停止使用鋰元素，但會強迫歐盟國家製造鋰離子電池或回收時必須訂定相關的風險管理方式與規範，而會在各種方面上造成電池生產成本上升的可能性。對於這樣的問題來說，未來必須密切注意相關的發展動向。
＝＝＝
沒有留言:
張貼留言