美能源部：地热盐水或能帮助美国开发出其国内关键能源资源

如果你有一罐许多不同颜色的弹珠，但只想要绿色的那么你怎么能有效地把它们挑出来？如果这不是弹珠，而是一罐闪光剂，其中还混有沙子、胶水和泥巴那你又打算怎么做呢？这一问题开始了作为地热能源生产的一部分从加州索尔顿海(Salton Sea)下抽出盐水的复杂性的讨论。

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对于世界各地的地热田来说，产生的地热盐水被简单地注入地下，但现在已经很清楚，索尔顿海地热田产生的盐水含有大量的锂，这是低碳交通和能源储存所需要的关键资源。锂的需求正在激增，因为它是锂离子电池的一个重要成分。目前，美国的锂生产很少，大部分锂都是进口的；然而这种情况在不久的将来可能会改变。

来自美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员最近发表了一份关于过去和当前从地热盐水中提取矿物的技术的全面回顾。发表在《Energies》上的这篇评论讨论并评估了用于从盐水中提取锂的一系列广泛的技术。该评论发现，加州索尔顿海地区的地热卤水有望成为未来国内锂的主要来源，但需要克服重大的技术挑战。

“现在开发国内锂资源的主要动力之一是我们在未来将需要大量的锂，”这项研究的论文第一作者Will Stringfellow表示，“我们依赖从其他国家的地球上提取的锂--而且还在海外加工--所以我们没有任何重要的国内电池生产。但在美国有很多潜在的锂资源可以被开发。因此，我们正在研究这些资源是否能够以真正环保的方式提取和使用，从而使它们成为真正的‘绿色’锂资源。”

从地热盐水中提取锂预计将特别具有挑战性。卤水从地下出来时温度极高，除了锂之外它还含有丰富的许多溶解的矿物。“它的温度超过100摄氏度，所以你必须处理好热量，并且它的盐分非常非常高--约占重量的25%。有大量的盐意味着大量的钠、大量的氯，还有大量的钙和镁--以及其他东西如铁和硅。这些都是有可能干扰提取的材料，”Stringfellow解释道。

美能源部(DOE)对地热能源和锂矿供应链都很感兴趣。Stringfellow表示，他是工业废物处理和管理方面的专家，“我们受能源部地热技术办公室的委托，对地热能源生产背景下的矿物提取技术进行独立分析。以前曾有过对个别基本工艺的审查，但据我们所知，这是第一次全面审查，其审查的是工艺中更多的应用科学方面。”

Stringfellow及论文共同作者Patrick Dobson（伯克利实验室地热系统项目的负责人）对已发表的文献以及工业和政府报告进行了研究，另外还对锂提取技术专利也进行了彻底审查。虽然技术上最先进的提锂方法是使用无机吸附剂吸附锂，但其他有前景的技术也正在开发中。无机分子筛离子交换吸附剂正被应用于从盐水中提取锂，该论文中就有讨论了这种技术在过去及在现在的应用。

Dobson和Stringfellow是锂资源研究和创新中心(LiRRIC)的成员，该中心成立于伯克利实验室，旨在为可持续的国内锂提取、精炼和电池等应用的材料合成开发科学和技术。

最近的项目则集中在如何在无需冷却的情况下实时确定热盐水的化学成分，从而实现更好的过程控制，使锂的提取效率最大化。另外，他们还在跟索尔顿海运营的两家公司--Berkshire Hathaway Energy和Controlled Thermal Resources--一起进行技术经济分析以了解锂提取技术是否可以做到跟其他形式的锂生产具有成本竞争力。这些努力还得到了加州能源委员会和能源部先进制造办公室的支持。

LiRRIC主任Mike Whittaker表示：“伯克利实验室开创了锂电池技术并通过利用自然资源和与这些资源所在的社区公平互动、继续推动锂电池创新的前沿。”

关键词： 科学探索 美能源部：地热盐水或能帮助美国开发出其国内关