A corrida de lítio da Califórnia para baterias EV depende de domar salmoura tóxica e vulcânica

A região do Mar Salton tem uma das maiores reservas conhecidas de lítio do mundo, suficiente para alimentar baterias de mais de 50 milhões de veículos elétricos em poucos anos. Mas primeiro ele deve ser extraído de salmoura geotérmica quente carregada com material tóxico, um processo que nunca foi feito antes em escala.

Wande pelas estradas rurais não pavimentadas e empoeiradas a sudeste do problemático Salton Sea, na Califórnia, em uma tarde escaldante de agosto de 112 graus Fahrenheit e duas coisas logo se destacam. Improvavelmente, esta parte do Golden State adjacente ao deserto é uma região agrícola produtiva carregada de alfafa e campos de feno, possibilitados pelo All American Canal que traz a água do rio Colorado. A paisagem austera também é pontilhada de estruturas enferrujadas e steampunk – usinas geotérmicas produzindo eletricidade limpa suficiente para abastecer quase 70,000 casas.

Essas plantas extraem energia de uma salmoura fervente, bombeada para a superfície a 8,000 pés de profundidade. Mas o ensopado vulcânico fumegante é bom para mais do que apenas o calor: a salmoura do Salton Sea também é uma das fontes mais ricas de lítio do mundo, um mineral que está em alta demanda porque é usado para fabricar baterias de veículos elétricos. A nova Lei de Redução da Inflação dos EUA, que prioriza o fornecimento doméstico de minerais para baterias de veículos elétricos, combinada com a nova regra da Califórnia para encerrar as vendas de novos carros a gasolina na próxima década, apenas intensificará essa demanda. Com o metal branco prateado custando US$ 70,000 a tonelada, o CEO da Tesla, Elon Musk, descreveu recentemente a produção de lítio como “uma licença para imprimir dinheiro”.

Três empresas – Berkshire Hathaway Energy, Controlled Thermal e EnergySource Minerals – acham que sabem como extrair lítio da salmoura de 600 graus. Ao remover as impurezas de uma maneira muito mais ecológica do que outros modos de produção de lítio, essas empresas esperam refinar o conteúdo da salmoura em uma forma de lítio que os fabricantes de baterias possam usar.

“Gostaria de mais uma vez exortar os empresários a entrar no negócio de refino de lítio. … É uma licença para imprimir dinheiro.”

Duas das empresas querem iniciar a produção comercial dentro de dois anos, e a produção combinada de lítio das três pode chegar a 100,000 toneladas por volta de 2027, com base nas metas da empresa – o suficiente para abastecer mais de 50 milhões de carros elétricos. Isso significa que a salmoura do Salton Sea, um corpo de água tóxico considerado um emergência de saúde pública, vale potencialmente US$ 6 bilhões.

O lítio também representa uma grande fonte de empregos e dinheiro de impostos para uma das partes mais pobres da Califórnia, onde a renda familiar média está 40% abaixo da média estadual. Em sua empolgação com o recurso, o estado da Califórnia já estabeleceu um imposto de US$ 400 por tonelada para as primeiras 20,000 toneladas de lítio da Salton Sea para ajudar a restaurar a área profundamente angustiada, onde os moradores enfrentam altas taxas de doenças pulmonares devido à poeira tóxica do vento. pegou do leito do mar cada vez menor. Para o estado, é um ganha-ganha: o projeto pode “fornecer os recursos necessários para acelerar a transição para energia limpa e, ao mesmo tempo, criar novos empregos e desenvolvimento econômico na comunidade local”, disse o gabinete do governador Gavin Newsom. Forbes por email.

Mas há um problema para o Lithium Valley da Califórnia: a tecnologia para sugar o precioso lítio da salmoura fervente, que é altamente corrosiva e carregada de toxinas como arsênico e chumbo, não foi comprovada. Isso deixa alguns moradores nervosos, que se preocupam em ser um “zona experimental” para a nova indústria. Especialistas dizem que pode levar muitos anos até que a região cumpra seu potencial como o lugar mais verde para colher o metal caro que é crucial para a transição do país para veículos elétricos.

Uma empresa chamada Lilac Solutions, que criou uma tecnologia de troca iônica para separar o lítio de uma variedade de salmouras, decidiu evitar trabalhar com a salmoura venenosa superaquecida do Salton Sea porque é muito difícil de manusear. Além dos problemas decorrentes do gerenciamento de um líquido a 600 graus, qualquer pessoa que esteja tentando extrair lítio também precisa garantir que esses outros materiais perigosos na salmoura não escapem para o ar que respiramos.

“Existem desafios relacionados à temperatura muito alta e aos materiais, incluindo materiais tóxicos, que são dissolvidos nela”, diz David Snydacker, fundador e CEO da Lilac, que está acostumado a trabalhar com salmouras que não têm as mesmas impurezas ou questões de calor. “Resolver esses desafios é fundamental para colocar esses projetos em produção.”

“Arábia Saudita de lítio”

Hoje, a maior parte do lítio vem da América do Sul e da Austrália, onde é obtido por inundações de salinas ou por mineração de rochas duras – processos que muitas vezes sobrecarregam o abastecimento de água em áreas onde esse recurso é limitado, produzem restos residuais, prejudicam a fertilidade da terra e degradam as águas subterrâneas. Mas no Salton Sea, salmoura rica em lítio já está sendo bombeada para a superfície para alimentar 11 usinas geotérmicas. O novo plano é dar mais um passo: extrair lítio e outros minerais de alto valor antes de enviar o material de volta para o local de onde veio, a milhares de metros de profundidade.

Defensores dizem que a extração de lítio da salmoura será muito mais verde porque é um procedimento de circuito fechado alimentado por energia geotérmica livre de carbono que evita completamente as técnicas convencionais de mineração. A Berkshire Hathaway Energy, Controlled Thermal e EnergySource Minerals estão testando seus próprios processos de separação química, onde você passa a salmoura por um estágio de filtragem que retira o lítio, enquanto deixa o restante dos produtos químicos tóxicos no lugar. Idealmente, a salmoura nunca é exposta ao ar livre acima do solo.

“O lítio precisa urgentemente de novas fontes e novos processos para arrastar a indústria para o século 21.”

Uma vez ampliado, o Lithium Valley poderá um dia fornecer 600,000 toneladas métricas de lítio anualmente, de acordo com estimativas do governo dos EUA.

“Provavelmente está entre os 10 maiores depósitos de lítio do mundo”, diz Michael McKibben, geólogo da Universidade da Califórnia, Riverside, que passa grande parte do tempo estudando o potencial de produção de metal do Salton Sea. Ele estima que a capacidade de lítio do Salton Sea seja quase do tamanho dos maiores depósitos do mundo na Bolívia e no Chile juntos, em 32 milhões de toneladas.

Essa riqueza de lítio do Mar Salton foi apelidado de uma nova corrida do ouro em notícias recentes. É “o que chamamos de Arábia Saudita do lítio”, disse Newsom em uma mesa redonda com o presidente Joe Biden no início deste ano.

Para aproveitar a promessa do Salton Sea, o estado distribuiu cerca de US$ 13 milhões em doações à Berkshire Hathaway, Controlled Thermal and EnergySource Minerals para projetos de extração de protótipos nos últimos cinco anos.

“O lítio precisa muito de novas fontes e novos processos para arrastar a indústria para o século 21, e a Salton Sea é uma dessas fontes que a indústria espera ter sucesso”, diz Simon Moores, CEO da Benchmark Mineral Intelligence, um analista influente cuja perspectiva para fontes globais e tendências de preços de matérias-primas para baterias de veículos elétricos é amplamente seguida pelos investidores.

Mas, apesar das projeções otimistas da Controlled Thermal, EnergySource e Berkshire Hathaway Energy para produzir 100,000 toneladas combinadas de lítio anualmente até 2027, obter lítio altamente refinado da salmoura geotérmica nunca foi feito em escala industrial.

O nível de produção que os defensores do Lithium Valley propõem “é altamente improvável ou impossível” nos próximos anos porque o processo de extração é muito complexo, diz Moores. Sua empresa com sede em Londres, que rastreia os metais necessários para a indústria de baterias, acha que pode levar pelo menos uma década para atingir o volume que eles estão divulgando e, em vez disso, estima que o lítio da salmoura de Salton Sea, na melhor das hipóteses, será de 30,000 toneladas métricas até 2030.

“Com essas coisas, acho que operadores e financiadores tendem a superestimar o curto prazo, mas subestimar o longo prazo”, diz Moores.

“Ninguém fez isso ainda”

Enquanto você dirige ao redor do Salton Sea, você pode ver o poder corrosivo da salmoura subterrânea. O material superquente, que pode comer através de aço e cimento, enferruja rapidamente as usinas de energia da área, fazendo com que pareçam mais antigas e degradadas do que são. Os locais industriais, que precisam de renovação e repintura contínuas à medida que a salmoura os desgasta, surgem como esculturas steampunk da neblina do deserto.

Em um campo poeirento próximo à futura instalação de lítio da EnergySource, a menos de XNUMX km do mar, há um aglomerado de potes de lama seca que parecem vulcões em miniatura. Esses montes são um subproduto do sistema subterrâneo que a usina geotérmica da empresa ao lado utiliza, causada por um acúmulo subterrâneo de dióxido de carbono que empurra para a superfície através do lençol freático e do solo.

Neste terreno, a EnergySource está se preparando para iniciar a construção de sua unidade de processamento de lítio em outubro, que será a primeira da região. Quando concluído em 2024, deverá ser capaz de extrair 20,000 toneladas métricas de lítio, retirando-o dos 7,000 galões de salmoura que saem da usina de conexão a cada minuto.

A operação de refino custará “centenas de milhões de dólares”, diz o CEO Eric Spomer Forbes, sem entrar em detalhes. A EnergySource, que recebeu em maio um valor de investimento não revelado da Schlumberger, empresa de serviços de campos petrolíferos e do desenvolvedor de lítio TechMet, está atualmente levantando os fundos necessários para completá-lo, embora Spomer se recusou a dizer quanto a empresa ainda precisa.

Ele concorda que o projeto está longe de ser um empreendimento simples. “Ninguém fez isso ainda”, diz ele. Mas sua confiança deriva de um programa piloto que a empresa administra lá desde 2016, financiado com uma doação de US$ 2.5 milhões da Comissão de Energia da Califórnia. Spomer diz que o piloto ajudou a “garantir que tenhamos um processo que funcione, produza produtos de lítio comercializáveis, especificamente hidróxido de lítio para bateria, e seja comercialmente viável”.

A EnergySource extrai o lítio da salmoura usando uma tecnologia proprietária desenvolvida por ela chamada iLiAD, que a empresa diz ser a mais eficiente do setor. Ao contrário da Berkshire Hathaway e da Controlled Thermal, a EnergySource também planeja extrair e vender zinco e manganês extraídos da salmoura.

“Nós tendemos a não fazer reivindicações a menos que estejamos altamente confiantes de que podemos entregar”, diz Spomer.

O CEO da Controlled Thermal, Rod Colwell, está igualmente otimista. “A recuperação de minerais de salmoura geotérmica ou mesmo apenas salmoura vem acontecendo na Dow Chemical há 80 anos. Não é nada novo e inovador”, diz Colwell, cuja empresa sediada em Imperial County, na Califórnia, está operando seu primeiro poço de teste no apropriadamente chamado Hell's Kitchen, na quente e poeirenta costa sudeste do Salton Sea.

“A única maneira de otimizar é executá-lo.”

O nome remonta a uma época em que a área era na verdade uma ilha no lago, antes que a água recuasse e a transformasse em uma península. Na década de 1920, excêntrico empresário local Capitão Charles E. Davis administrava um café e dancehall chamado Hell's Kitchen no que era então conhecido como Mullett Island.

No momento, não há sinal desse passado colorido e pouco para indicar seu grande futuro. O local da Controlled Thermal, em frente a uma velha casa de pedra em ruínas, campos agrícolas e próximo a um canal de irrigação, consiste em uma única torre de vapor recentemente construída sobre um poço de teste e cerca de 10 estruturas temporárias semelhantes a reboques de caminhão que estão processando salmoura do poço . O local parecia mais impressionante no final do ano passado, quando uma enorme plataforma de perfuração de vários andares se elevou temporariamente sobre ele.

Se tudo correr bem, em cerca de dois anos o local contará com um complexo de alta tecnologia com uma usina de energia geotérmica combinada e uma instalação de lítio semelhante a uma das Tesla Gigafactories de Musk.

Depois que a Controlled Thermal abrir uma usina no local no próximo ano, Colwell quer que a próxima fase do projeto seja capaz de produzir 25,000 toneladas métricas de carbonato de lítio, a forma refinada que os fabricantes de baterias precisam, com operações comerciais começando em 2024. A empresa pretende expandir de forma constante, adicionando mais poços geotérmicos para eventualmente produzir até 75,000 toneladas por ano – um empreendimento que custará “na casa dos bilhões”, disse Colwell, sem dar mais detalhes.

“A única maneira de otimizar é executando-o”, disse ele, reconhecendo que pode haver problemas. “Apenas assuma que você nunca vai acertar no papel.”

A Berkshire Hathaway Energy, a última das três produtoras de lítio da Salton Sea, também está testando sua tecnologia. Recentemente, abriu sua primeira instalação de teste de extração de lítio em um prédio industrial de dois andares, de cor cáqui, adjacente a uma de suas usinas geotérmicas. Com um décimo do tamanho de uma futura instalação comercial, a instalação foi financiada com US$ 10 milhões do Departamento de Energia dos EUA e US$ 14.9 milhões da Comissão de Energia da Califórnia. Atualmente, a empresa tem sete vezes a capacidade de geração de energia geotérmica em suas 6 usinas de Salton Sea como a única instalação que a EnergySource está usando e provavelmente será a maior produtora de lítio à medida que aumenta a produção a partir de 10.

BHE se recusou a participar desta história. Jonathan Weisgall, vice-presidente de relações governamentais da divisão de energia da Berkshire e membro da Lithium Valley Commission da Califórnia, não respondeu a vários pedidos de comentários sobre seus planos de Salton Sea.

Consequências não intencionais

A corrida do lítio na Califórnia é a mais recente fonte de entusiasmo - e expectativa de dinheiro e empregos - em uma parte seca e pobre do estado que foi decepcionada por desenvolvimentos promissores passados.

O Salton Sea é o maior corpo de água do interior do estado, localizado a cerca de uma hora a sudeste de Palm Springs e não muito longe do festival anual de música em Coachella. Era um destino acessível de férias em família dos anos 1920 aos anos 60, famoso pelas corridas de lancha e pontilhado de motéis, lanchonetes e acampamentos. Em seu auge, o “Salton Riviera” até atraiu mais visitantes do que o Parque Nacional de Yosemite, Segundo as O San Diego Union-Tribune. Mas os negócios turísticos desapareceram quando sua água salgada se tornou tóxica devido ao escoamento de produtos químicos das fazendas locais. A poluição também dizimou a população de peixes, ameaçando seu papel como uma importante estação de passagem para as aves migratórias.

Hoje, os remanescentes dos dias de glória turística do Salton Sea são em grande parte cidades fantasmas, com exceção de uma colônia de artistas de trailers em Bombay Beach e Slab City, uma comunidade de acampamento perto dos campos geotérmicos onde os moradores vivem fora da rede em trailers e semi-reboques. -casas permanentes, compartilhando um chuveiro comunitário alimentado por nascentes. A renda familiar média da área é de $ 46,222, 40% abaixo da média do estado, e a taxa de pobreza é de 18%. Poeira tóxica da seca do lago praia cama está ligada a altas taxas de asma, alergias e doenças pulmonares para os moradores locais, particularmente aqueles que vivem perto de sua ponta sul, onde as operações de lítio serão localizadas.

“Quem será responsável por pagar pelas consequências não intencionais de saúde pública daqui a cinco, 10, 20 anos?”

Alguns moradores esperam que o lítio signifique empregos e investimentos para uma área que precisa muito deles, mas há a preocupação de que o aumento da atividade industrial possa exacerbar os problemas de poluição local, especialmente se as toxinas da salmoura forem liberadas durante o processo de extração.

Snydacker da Lilac observa que retirar o lítio sem liberar as toxinas da salmoura no ar levanta desafios técnicos. “Você precisa de uma maneira de lidar com esses problemas de materiais perigosos e colocar tudo de volta no subsolo”, diz ele. “Se você não pode reinjetar esse material, você não tem um projeto.”

“Tudo o que ouvimos das empresas é: 'será fácil para nós tirar o lítio'”, diz Patricia Leal-Gutierrez, da costa norte do lago, que trabalha com organizações locais na região do Mar de Salton e morou em o East Coachella Valley toda a sua vida. “Para muitos membros da comunidade, inclusive eu, sabemos que haverá consequências não intencionais.”

“Quem será responsável por pagar pelas consequências não intencionais de saúde pública daqui a cinco, 10, 20 anos?” ela disse. “Porque quando chegamos a esse ponto, geralmente é tarde demais para responder e o ônus recai sobre a comunidade. Devemos agir cedo e delinear maneiras de lidar com futuras consequências não intencionais”.

Há história para essa preocupação em particular. Simbol, a primeira empresa com planos de extrair lítio da salmoura geotérmica de Salton Sea, falhou em 2015 — pouco depois de ter rejeitado um Oferta de compra de US $ 325 milhões da Tesla de Musk o ano passado.

Os sentimentos de Leal-Gutierrez ecoaram em recente artigo de opinião em O sol do deserto jornal no final de agosto por duas outras mulheres locais preocupadas com a novidade de extrair lítio da salmoura geotérmica.

“Recusamos ser zonas experimentais para programas de mudanças climáticas que têm benefícios não comprovados e impactos ambientais desconhecidos, como a extração de lítio”, escreveram Cecilia Dora Armenta, moradora de Salton City há 29 anos, e Elizabeth Jaime, mãe de dois filhos com asma. “Estamos preocupados que os lucros que resultarão do desenvolvimento do lítio sejam mais importantes para os tomadores de decisão do que nossa saúde.”

Spomer, da EnergySource, diz que a empresa está tentando manter os moradores informados, realizando reuniões públicas e discutindo um relatório de impacto ambiental concluído recentemente apresentado ao estado. “Embora pouquíssimas pessoas tenham aparecido”, disse ele. Desde então, ele disse que a empresa vem distribuindo pacotes de informações e está aberta a realizar mais eventos. “Estamos felizes em mostrar a eles e dizer o que estamos fazendo.”

Lítio “Circuito Fechado”

A Califórnia não é o único estado com rico potencial de lítio. A vizinha Nevada tem depósitos significativos perto de Thacker Pass. Mas obtê-lo dessa fonte implicaria lixiviar a argila carregada com o material usando um ácido. Junto com o potencial de danos ambientais, o projeto é contestado por P locaismembros da tribo aiute-Shoshone, que consideram a região sagrada, pois foi o local de um massacre.

O fato de o lítio da Salton Sea poder evitar os efeitos nocivos da mineração e do uso excessivo de água é uma das principais razões pelas quais a General Motors quer trabalhar com a Controlled Thermal e investiu uma quantia não revelada na empresa.

A “extração direta de lítio” da região evita as lagoas usadas na América do Sul e os rejeitos gerados pela mineração de rocha dura, tornando-o “um sistema de circuito fechado”, diz Timothy Grewe, que lidera a estratégia de eletrificação e engenharia de células de bateria da GM. “Está configurada para ser uma cadeia de suprimentos de custo muito mais baixo.”

Ainda assim, a montadora sabe que existem obstáculos. “Você precisa trabalhar com as realidades da produção de alto volume”, diz Grewe. “Quanto realmente custa capitalizar a extração direta de lítio? O que acontece quando a salmoura muda e sai em uma salmoura de vulcão diferente?”

Suas perguntas provavelmente não serão respondidas por alguns anos, à medida que a produção começa a aumentar.

Isso não impediu a Controlled Thermal de encontrar outros clientes: junto com a GM, ela também tem um acordo para vender lítio à Stellantis para suas operações de EV. Colwell também diz que está fazendo viagens frequentes à Ásia para se encontrar com empresas de baterias coreanas e japonesas que ele espera que eventualmente localizem a produção de cátodos perto da região do Mar de Salton. “Isso faz sentido comercial e ambiental”, diz ele.

Até agora, a única empresa de baterias que diz que planeja se juntar às operadoras de lítio é a Statevolt, uma startup europeia que disse em abril ela construirá uma planta de US$ 4 bilhões e obterá lítio da Controlled Thermal. A Statevolt não respondeu a um pedido de detalhes sobre quando essa instalação pode abrir e quanto de seu financiamento foi garantido.

“Ampliar para demonstração dá trabalho. Então, escalar de demonstração para comercial dá muito trabalho.”

Mas, por enquanto, empresas como a Redwood Materials, que recicla metais de baterias e eletrônicos e está se preparando para fabricar cátodos de lítio em uma nova planta em Nevada para baterias EV, não tem planos de obter lítio da região do Mar de Salton. O CEO JB Straubel, cofundador da Tesla, se recusou a comentar suas expectativas para o lítio da Salton Sea.

Weisgall, da Berkshire, também alertou sobre como as coisas vão acontecer no Salton Sea em abril, durante um fórum público patrocinado pela UC Riverside. A extração do lítio da salmoura geotérmica “foi feita em laboratório, mas a ampliação para demonstração exige trabalho. Então, escalar de demonstração para comercial dá muito trabalho.”

“Não é alquimia; o lítio está lá”, disse Weisgall. “Mas temos que fazer isso da maneira certa.”

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