العثور على منجم ضخم للليثيوم في الولايات المتحدة
مصر:إيهاب محمد زايد
بعد ما يقرب من قرنين من اندفاع الذهب في ولاية كاليفورنيا، أصبحت الولايات المتحدة على شفا اندفاع الليثيوم. ومع ارتفاع الطلب على هذه المادة بشكل كبير، يسارع الجيولوجيون الحكوميون إلى معرفة مكان اختباء العنصر الثمين.
في سبتمبر 2023، أفاد علماء بتمويل من شركة تعدين عن العثور على ما يمكن أن يكون أكبر مستودع للليثيوم في بركان عملاق أمريكي قديم. والآن اكتشف باحثون حكوميون على الجانب الآخر من البلاد خزانًا آخر غير مستغل، وهو خزان يمكن أن يغطي ما يقرب من نصف احتياجات البلاد من الليثيوم.
إنها مختبئة في مياه الصرف الصحي الناتجة عن صناعة تكسير الغاز في بنسلفانيا.
يمكن القول إن الليثيوم هو العنصر الأكثر أهمية في تحول الطاقة المتجددة في البلاد – المادة المفضلة لبطاريات السيارات الكهربائية. ومع ذلك، لا يوجد سوى منجم واحد لليثيوم على نطاق واسع في الولايات المتحدة، وهذا يعني أنه في الوقت الحالي يتعين على البلاد استيراد ما تحتاجه.
ويسعى المسؤولون في وزارة الطاقة الأمريكية بشدة إلى تغيير ذلك. وبحلول عام 2030، يريدون إنتاج كل الليثيوم محليًا.
ومع ذلك، فإن توسيع صناعة الليثيوم في أمريكا أمر مثير للجدل إلى حد كبير، لأن التعدين يمكن أن يدمر البيئات الطبيعية، ويتسرب مواد كيميائية سامة، ويتطفل على أراضي السكان الأصليين المقدسة.
ومع ذلك، في الوقت نفسه، تعتبر بطاريات الليثيوم أيون تقنية حاسمة في تحول العالم إلى الطاقة المتجددة، حيث تقوم بتخزين الكهرباء المولدة من الرياح والشمس. يعد العثور على مصدر لليثيوم لا يسبب المزيد من الدمار البيئي أكثر من اللازم أمرًا أساسيًا، لكن الحل النظيف معقد.
تقع ولاية بنسلفانيا على وريد من الصخور الرسوبية المعروفة باسم مارسيلوس شيل Marcellus Shale، وهي غنية بالغاز الطبيعي. ترسّب الأساس الجيولوجي منذ ما يقرب من 400 مليون سنة بسبب النشاط البركاني، ويحتوي على الليثيوم من الرماد البركاني.
وعلى مدى فترات طويلة من الزمن، قامت المياه الجوفية العميقة بإذابة الليثيوم الموجود في هذه الصخور، مما أدى بشكل أساسي إلى “استخراج المعادن تحت السطح”، وفقًا لجوستين ماكي، الباحث في مختبر تكنولوجيا الطاقة الوطني في بنسلفانيا.
اكتشف ماكي وزملاؤه الآن أنه عندما يتم استخراج مياه الصرف الصحي من الأعماق عن طريق أنشطة التكسير، فإنها تحتوي على كمية مذهلة من الليثيوم.
يقول ماكي: “لم نكن نعرف مقدار المبلغ الموجود هناك”.
بسبب موقعها، تعد ولاية بنسلفانيا ولاية رائدة في أنشطة التكسير الهيدروليكي المثيرة للجدل، والتي أثارت العديد من المخاوف البيئية والصحية.
يتم عمل التكسير عن طريق حفر شكل حرف L في الأرض بحيث يمكن ضخ المياه إلى الأسفل. وهذا يدفع المواد الأعمق، بما في ذلك الغاز، إلى الخروج إلى الهواء الطلق.
يقول ماكي: “إن مياه الصرف الصحي الناتجة عن النفط والغاز هي مشكلة مزدهرة. وفي الوقت الحالي، يتم معالجتها وإعادة حقنها بالحد الأدنى”.
مثل هذه الممارسات يمكن أن تبدد الليثيوم الثمين. وكما تظهر هذه الدراسة الجديدة، عند قياس احتياطيات الليثيوم بشكل صحيح في مياه الصرف الصحي، يمكن أن تكون هناك طريقة أخرى لاستخدام النفايات بشكل جيد.
ويستند التحليل الإقليمي إلى بيانات من شركات النفط والغاز، التي تقوم بإبلاغ المسؤولين الحكوميين عن العناصر الموجودة في مياه الصرف الصحي لديها. قام ماكي وزملاؤه بدراسة البيانات التي تم جمعها في الفترة من 2012 إلى 2023 من مياه الصرف الصحي في 515 بئرًا في ولاية بنسلفانيا.
تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن مارسيلوس شيل “لديه القدرة على توفير عوائد كبيرة من الليثيوم في المستقبل المنظور” – طالما استمر التكسير الهيدروليكي.
إذا تمكن العلماء من استخراج حتى كمية متحفظة من الليثيوم من مياه الصرف الصحي في الولاية، فإنهم يحسبون أنها يمكن أن تلبي أكثر من 30% من الطلب الأمريكي الحالي.
يبدو هذا واعدًا حقًا، لكن التأثير البيئي المحتمل لاستخراج الليثيوم من مياه الصرف الصحي بالتكسير الهيدروليكي لم يتم استكشافه بعد، ولا توجد مياه الصرف الصحي إلا إذا استمر نشاط التكسير الهيدروليكي.
ولتحقيق أهدافنا المناخية، من المتوقع أن يزيد الطلب العالمي على الليثيوم بنسبة 400% في العقود المقبلة. ويبقى أن نرى كيف سيتم تلبية متطلبات الليثيوم وما هي الأزمات البيئية الجديدة التي قد تسببها تلك الحلول.
ونشرت الدراسة في التقارير العلمية.
