位于加利福尼亚州的索尔顿湖地热田（Salton Sea geothermal field）拥有足够的锂来满足美国国内电池的需求，甚至还有足够的盈余来出口。但是，有多少锂能够通过可持续的、环境友善的方式提取？这种资源能够持续多久？这些只是研究人员在美国能源部(U.S. Department of Energy , DOE)赞助的一个新项目中希望回答的几个问题。
目前在索尔顿湖有11家商业电厂生产地热能。地热能是一种清洁、可再生的能源。热流体从地下深处泵上来，然后将热能转化为电能。通常情况下，冷却后的液体只需简单地重新注入地下，但是此次的想法是先从盐水中提取锂后再将其注回。
随着加利福尼亚及各州以及其他国家推行的电动汽车普及，对电池的需求——以及制造电池所需的锂——将会飞速增长。在美国能源部地热技术办公室近120万美元的资助下，来自劳伦斯伯克利国家实验室实验室(伯克利实验室)、加州大学河滨分校和地质地热集团公司的科学家将共同合作，量化和描述这个高盐地热储藏库中的锂元素。该地热储藏库位于地球表面深处，靠近帝国郡的索尔顿湖。
索尔顿海边缘的能源矿物（EnergySource Minerals，ESM）发电厂旁边的泥火山和泥坑 | 迈克尔·麦基本/加州大学河滨分校
这个项目是第一个以绘制出加利福尼亚州所谓的“锂谷”所作的综合性科学尝试，并试图深入精细了解索尔顿湖地热系统中富含矿物质的地下卤水情况。例如，他们希望通过使用电子显微镜和其他先进的分析工具追溯锂矿来源，以及探明在从产出的液体中提取锂之后，岩石是否会对卤水进行“充电”。
该项目小组还将调查潜在的环境影响——量化提取锂所需的水和化学用量、提取过程中的空气质量，以及相关地热能生产可能引发的地震活动。
“我们很高兴能为伯克利实验室提供资金，以开发这项对索尔顿湖锂资源潜力的丰富而详细的分析。美国能源部地热技术办公室水热资源项目经理亚历克斯·麦基特里克（Alexis McKittrick） 说: “这个项目将提供重要的地下信息，帮助我们利用最生态智慧、最数据驱动的途径，确保国内锂供应链的安全。”
领导这个项目的伯克利实验室科学家帕特·多布森（Pat Dobson）说: “索尔顿湖地热系统是美国锂的主要潜在地热资源，是世界级的资源。但是对于这种资源的规模估计仍莫衷一是。此外对于锂的来源，以及从地热卤水中提取锂后，锂含量随时间推移的下降速度，以及锂是否会由储存岩石中剩余的锂进行补充，仍然缺乏理解。”
目前，世界上大部分锂要么来自中国和澳大利亚常见的露天矿，要么来自南美洲的盐湖矿床或盐湖平原。从这些巨大的矿藏中获得的锂(最大的盐湖位于玻利维亚，面积相当于夏威夷的“大岛”（Big Isand），只需抽取浅层地下水，而后静置一两年，等待太阳蒸发水。
但是这两种方法都伴随着严重的环境问题。我们认为地热锂是获得锂的最不环保的方式之一，地热能专家伯克利实验室锂资源研究和创新中心的主要贡献者多布森（Dobson） 说：“我们希望了解如何减轻任何环境副作用，使其变得更加无害。”
“锂的沙特阿拉伯”
索尔顿湖锂资源潜能规模惊人。加文纽森州长最近称加利福尼亚为“锂的沙特阿拉伯”，为了研究和撰写与此机遇相关的报告，该州去年成立了锂谷委员会。
加州大学河滨分校的地球化学家迈克尔·麦吉本（Michael McKibben） 从20世纪70年代就开始研究索尔顿湖的地热田，他也认同这种潜能规模。
他说: “如果你做一个粗略的计算测试，就会相信在这个区域有100万到600万公吨的锂——这将是世界上最大的卤水锂来源，比南美任何一个盐湖储量都要大。因此，这是一个很大的数字，这意味着如果对锂的生产潜力进行粗略计算后，可大约相当于50到100年的产量。”
名誉教授麦吉本和地球与行星科学系的助理教授玛丽琼·布朗斯（Maryjo Brounce） 领导了这个项目。经过培训的岩石学家布伦斯将使用仪器来绘制锂在储层岩石中的位置和形态。这个地球化学特征将被纳入模型，以评估锂对地热流体的再补给速度。
作为加利福尼亚索尔顿海地热发电的一部分，从地下涌出的热盐水是富含铁、镁、钙、钠和锂等矿物质的混合物。使用各种提取技术，可以从盐水中提取氯化锂，然后加工成其他形式用于电池生产 | 珍妮努斯/伯克利实验室
“我们将会看到这种资源的再生需要多长时间——是几个世纪吗？还是几十年?”布朗斯说，“这些化学反应速率将取决于锂在岩石中储存的位置，因此它可以帮助建立一个预测工具。”
这项工作将补充欧洲研究人员正在进行的地球化学研究，他们也在调查地热卤水提供锂的潜力。
强有力的行业支持
一些公司已经开始在索尔顿湖试点开采锂，包括波克夏·哈萨威能源（Berkshire Hathaway Energy，BHE)和受控热能资源公司（Controlled Thermal Resources）。(伯克利实验室有多个项目在在加利福尼亚能源委员会资助下开展。)在这个新项目中，伯克利实验室和加州大学河滨分校将使用该地区活跃的公司的数据，以及加州地质能源管理(California’s Geologic Energy Management , CalGEM)数据库发布的文件和实地数据。
“我们需要更优的数据来了解卤水的化学成分和锂含量，以及它们在地热田中的位置和深度是如何分布的,”麦吉本说。“我们已经要求地热公司与我们分享他们的卤水数据。帕特和他的团队将把这些数据存入数据库。然后，如果我们能够利用数据库将锂的浓度与温度、含氯度以及其他物理和化学参数联系起来，我们就可以实际预测在还没有完全钻出的部分地区的盐水中可能含有多少锂。
BHE 承诺与研究团队合作。BHE 可再生能源公司支持这项研究，并期待着协助劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）进行这项重要的研究。
愿景是，有朝一日，来自索尔顿湖附近地热田的锂将成为美国新的国家级电池工业基础，为加利福尼亚人均收入最低的帝国县（Imperial County）带来急需的经济增长。
“我们需要让学生明白，他们可以从事与绿色能源有关的、非常有利可图的职业，”麦吉本说，“这是一个做到这一点的机会。”
成立于1931年，寄望于最大的科学挑战最好由团队来解决，劳伦斯伯克利国家实验室和它的科学家已经获得了14个诺贝尔奖。今天，伯克利实验室的研究人员开发可持续的能源并提出环境解决方案，创造有用的新材料，推进计算科学前沿，探索生命、物质和宇宙的奥秘。来自世界各地的科学家依靠实验室的设备来进行他们自己的发现科学。伯克利实验室是一个多项目国家实验室，由美国加州大学能源部科学办公室管理。
美国能源部的科学办公室（DOE’s Office of Science）是美国物理科学基础研究的最大支持者，并且正在努力解决我们这个时代最紧迫的挑战。更多信息，请访问 energy.gov/science。
参考文献
[1] https://www.eurekalert.org/news-releases/943513
[2] https://newscenter.lbl.gov/2022/02/16/quantifying-californias-lithium-valley-can-it-power-our-ev-revolution/
编译：绿洲
编辑：酥鱼
排版：尹宁流
新闻信息
新闻标题Quantifying California’s Lithium Valley: Can It Power Our EV Revolution?
发布时间2022年2月16日
文章领域电池，战略矿物，地球科学，能源储存
新闻主页https://newscenter.lbl.gov/2022/02/16/quantifying-californias-lithium-valley-can-it-power-our-ev-revolution/
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关键词： 加州锂谷 未来电动汽车动力革命之源 劳伦斯伯克利
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