¿Escasez de minerales o exceso de baterías EV? Innovando para el premio multitrillón

Hay previsiones de que habrá escasez de minerales clave para las baterías de vehículos eléctricos, pero también existe un potencial exceso de baterías LFP. También es posible que ambos eventos ocurran con un exceso temporal de baterías LFP durante dos años y una escasez de baterías de níquel.

La nueva capacidad de producción de China de materiales catódicos de fosfato de hierro y litio (LFP) se triplicó en los primeros tres trimestres de 2022, lo que generó especulaciones de que podría surgir una crisis de exceso de capacidad en la segunda mitad de 2023 o en 2024, según expertos en cadena de suministro. Los fabricantes de baterías de China han invertido más de 200 mil millones de dólares para construir nuevas fábricas de LFP de hierro y una cadena de suministro para suministrar 2 teravatios hora por año para 2025. Había 300 GWh de baterías para vehículos eléctricos en 2021 y 600 GWh de baterías para vehículos eléctricos en 2022.

Sustitución de nuevas químicas de baterías y uso de minerales radicalmente más eficiente

Las baterías de hierro LFP han superado a las de níquel en el suministro de coches eléctricos y el hierro LFP no utiliza níquel ni cobalto. Iron LFP niega por completo las preocupaciones sobre el suministro de níquel y cobalto que afectan la producción ultraalta de vehículos eléctricos.

Tesla también está reduciendo constantemente el cableado necesario en los automóviles eléctricos y Elon tiene como objetivo llegar a reducir a 300 pies de cableado de cobre para un Modelo Y.

CATL, la empresa de baterías más grande del mundo, está ampliando las baterías de iones de sodio. Las baterías de iones de sodio eliminarían el litio de todos los sistemas de almacenamiento de energía fijos y de algunos coches eléctricos.

Nextbigfuture ha examinado las baterías de iones de sodio de CATL y los planes de ampliación de CATL.

Personas como Peter Zeihan que predicen algún tipo de El simple escenario de escasez que bloquea la revolución de los automóviles eléctricos y el almacenamiento fijo de baterías a escala masiva están ignorando que se están convirtiendo rápidamente en industrias de billones y multimillonarios de dólares. Cada año se destinan decenas de miles de millones de dólares al desarrollo de nuevas minas, la refinación de litio, el reciclaje y la investigación y el desarrollo de baterías y vehículos eléctricos. Es como decir que Apple se toparía con un camino negro al escalar iPhones debido a algún mineral necesario para la generación actual de teléfonos inteligentes. Nvidia, Intel y TSMC no dejarían de ampliar la producción de chips y fábricas debido a alguna limitación mineral. En los libros de ciencia ficción y en las películas de Dune, tienen la cita... "la especia debe fluir". Las industrias que generan miles de millones de dólares al año innovarán y desarrollarán los recursos necesarios para mantener la producción y el crecimiento.

Durante décadas, hubo personas ajenas a la industria petrolera que dijeron que nos quedaríamos sin petróleo y que el crecimiento del petróleo se detendría y disminuiría. La industria petrolera desarrolló la perforación en aguas profundas, la producción de petróleo de esquisto y otras tecnologías y procesos para mantener el crecimiento de la producción económica. Habrá desafíos y límites que superar. Se desbloquearán muchos recursos e innovación para lograr el premio multimillonario anual para 2030 y otro diez veces mayor para 2040.

Litio

Un informe del Congreso de EE. UU. analiza los minerales críticos necesarios para el futuro de los automóviles eléctricos de gran volumen.

Los depósitos de litio se encuentran comúnmente en formaciones rocosas en minerales (p. ej., petalitas, lepidolitas, espodumena), arcillas y en solución en salmueras (p. ej., salares, sistemas geotérmicos). Según el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), el litio se extrae de salmueras que se bombean desde debajo de cuencas sedimentarias áridas y se extraen de minerales de pegmatita granítica. El principal productor de litio a partir de salmuera es Chile y el principal productor de litio a partir de pegmatitas es Australia. Otras fuentes potenciales de litio incluyen arcillas, salmueras geotérmicas, salmueras de yacimientos petrolíferos y zeolitas.

La empresa australiana Ioneer planea desarrollar una mina de litio en terrenos federales en Nevada. La mina produciría aproximadamente 20,000 toneladas métricas de carbonato de litio durante la vida útil prevista de 26 años. Piedmont Lithium está planeando una mina de espodumeno y una operación de conversión de hidróxido de litio en terrenos privados en Carolina del Norte. Piedmont Lithium informa que la operación combinada de mina e hidróxido produciría 30,000 toneladas métricas de hidróxido de litio por año, durante 20 años.

Noram Lithium Corporation, una empresa canadiense, planea desarrollar una operación minera de arcilla de litio en terrenos federales en Nevada, a una milla de la operación de Albemarle. El litio se procesaría cerca de la mina y se espera que la producción anual de carbonato de litio sea de aproximadamente 6,000 toneladas métricas por año, durante un período inicial de 40 años.

En 2020, la Comisión de Energía de California (CEC) estimó que la roca subterránea en la región sur del Mar de Salton contenía salmuera subterránea con el potencial de abastecer el 40% de la demanda mundial de litio y generar más de 7 mil millones de dólares en ingresos anuales. El potencial de esta región para producir energía limpia y litio es tan prometedor que la CCA creó la Comisión del Valle del Litio para investigar más a fondo las oportunidades en esta área. Estados Unidos tiene el mayor recurso geotérmico conocido en el mundo, con un potencial estimado para proporcionar hasta el 10% de la capacidad eléctrica total de Estados Unidos.

Pero los recursos geotérmicos en el Mar de Salton no sólo ofrecen energía renovable: la salmuera está llena de minerales, incluidos metales valiosos como el litio, que podrían extraerse con las tecnologías adecuadas.

Hay un Análisis tecnoeconómico del NREL 2021 por el costo de extraer litio del Mar Salton y salmueras geotérmicas. Una revisión de estos proyectos indica costos de producción esperados (es decir, gastos operativos u OPEX) cercanos a $4,000/tonelada métrica de carbonato de litio equivalente (LCE) y las tasas internas de retorno reportadas sugieren que este objetivo de costo de producción es económicamente factible con precios estimados de ≥$11,000/ mt LCE. Se han propuesto muchas técnicas y estrategias de proceso para extraer litio directamente de salmueras geotérmicas y de otro tipo, y generalmente se pueden clasificar en técnicas de adsorción, intercambio iónico y extracción con solventes. De estas tecnologías, las que actualmente avanzan hacia demostraciones a escala piloto y casi comercial involucran técnicas de adsorción e intercambio iónico.

El aluminio puede reemplazar al cobre

Un lector de Nextbigfuture ha observado que el aluminio puede sustituir al cobre.