Нужны ли компьютеры в школе? Свое ношу с собой

В последние годы происходит технологическая революция: создаются самоуправляемые электромобили, солнечные батареи, гиперскоростные вакуумные поезда, шлемы виртуальной реальности и многое другое. В нашей жизни появляется все больше и больше устройств, которые меняют ее к лучшему.

Вместе с тем изменения претерпевает и спрос на ресурсы: потребность в нефти и газе постепенно уходит на второй план, а на первом плане оказываются литий, кобальт, никель и другие металлы. Именно они применяются для производства аккумуляторов, на которых работают современные гаджеты.

Существует три типа батареек: никель-металлогидридные (Ni-MH), свинцово-кислотные и литий-ионные (Li-Ion). Последний тип - самый надежный и эффективный, поэтому и самый перспективный. В этой связи интересно рассмотреть ситуацию с основным компонентом этого аккумулятора. Рынок лития характеризуется нарушенным балансом спроса и предложения, что выявляет стоимость этого сырья и объем добычи.

Мировые цены на этот металл выросли в среднем на 50% за последний год, а в Китае из-за проблем с логистикой - на 300%, до $20 000. Сложный и долгий процесс добычи лития вызывает его острый дефицит.

Редкий актив

На сегодняшний день подтверждено 14 млн тонн запасов лития. Его добыча в прошлом году составила порядка 35 000-38 000 тонн. 40% добываемого металла идет на производство аккумуляторов, 26% используется при изготовлении керамики и стекла, 13% приходится на выпуск смазочных материалов, 7% применяется в металлургии, 4% - в выпуске систем кондиционирования, по 3% используются в медицине и при производстве полимеров.

Соответственно, драйверами роста это сырье обеспечивает производство аккумуляторов, керамики и стекла. Объемы выпуска керамики и стекла, по некоторым оценкам, будут увеличиваться не больше чем на 6-8% в год, поэтому основным для анализа перспектив лития остается рынок аккумуляторов для мелких, крупных мобильных и стационарных платформ.

К мелким мобильным платформам относится бытовая электротехника, мобильные телефоны, ноутбуки и другие подобные устройства. В стандартной ячейке аккумулятора мощностью 9 Вт содержатся 0,75 грамма лития. Например, в батарейке iPhone 7 содержится 1 грамм этого металла. Из этого становится ясно, почему ранее проблем с энергоресурсом не было: за 2017 год Apple потребила 0,58% мировых объемов добычи.

На производство смартфонов по всему миру ушло лишь 2% совокупно добытого лития, а продано было 1,5 млрд таких устройств. Таким образом, этот сегмент не оказывает сколь-нибудь заметного влияния на рынок лития.

Вслед за Tesla

Ключевым драйвером для роста потребления лития станет переход к возобновляемым источникам энергии и электротранспорту. Крупные мобильные платформы - это электромобили, в том числе автобусы и грузовики на электрической тяге. Именно их производство будет формировать основной спрос на литий: для автомобильной батареи необходимо в 50 000 раз больше лития, чем для телефона.

Для одной Tesla Model S в базовой комплектации нужно 52,5 кг этого металла. У Tesla есть определенные проблемы с производством Model 3, которые замедляют выход на рынок новых моделей. К июлю текущего года ситуация должна нормализоваться, и Tesla сможет производить по 10 000 машин в месяц.

Для выпуска электрогрузовика Semi Truck, которому после 2020 года предстоит совершить революцию в логистической отрасли, стоимость которой оценивается в $1 трлн, будет использоваться в среднем порядка 100 кг лития.

К 2023 году массовое производство электромобилей начнут Mercedes, BMW, Toyota, Ford, Audi, Porsche, Volvo, Huyndai, Honda и другие. При росте продаж на 20% эти компании произведут почти 15 млн электрокаров. На это к 2025 году потребуется 98 000 тонн лития ежегодно, что в 2,8 раза превосходит нынешний уровень совокупной добычи. При этом автомобильный рынок будет лишь вторым по объемам потребления этого металла.

Новая энергетика

Главным потребителем лития будут стационарные платформы, то есть батареи высокой емкости и мощности, низкой плотности и стоимости для хранения возобновляемой энергии. Литий применяют в мобильных платформах из-за его способности повышать плотность, с помощью которой достигается большая энергоемкость, но при этом цена такого аккумулятора повышается. В одном крупном аккумуляторе в среднем содержится до тонны лития, а энергохранилище может состоять из десятков тысяч таких аккумуляторов.

Другие решения, не использующие литий, находятся в стадии разработки, поэтому ожидать прорывов в этой сфере ближайшие 10 лет не приходится. Между тем литий-ионные батареи с каждым годом падают в цене, что повышает спрос на данный продукт. Сейчас стоимость одной батареи мощностью в киловатт - $195, а к 2025 году она упадет до $90.

Финальная стоимость литий-ионного хранилища Tesla на юге Австралии, которое может обслуживать 2 млн человек, составляет примерно $50 млн. Для постройки этого хранилища энергии, которой хватит на покрытие нужд 200 млн человек, к 2025 году будет потрачено около $2,1 млрд. Это не очень большие затраты для энергетической индустрии.

Для реализации этого проекта необходимо добыть 500 000 тонн лития. При текущих объемах добычи это попросту невозможно. Ведущие аналитики называют электромобили ключевым драйвером спроса на литий, однако стационарные системы во многом будут преобладать на этом рынке, особенно к 2020 году, когда цена на литий опустятся ниже $150.

В результате до 2025 года ежегодный прирост потребления лития для производства стационарных платформ составит порядка 40%. К этому времени индустрия будет потреблять не меньше 202 000 тонн этого металла.

Трудности добычи

Месторождения лития находятся в солончаках. Из них откачивается рассол, который выдерживается на солнце, а затем проходит химическую обработку. Длятся такие проекты в среднем по пять лет. До двух лет уходит на изучение предполагаемого месторождения и создание экономических условий для реализации добычного проекта. Около полутора лет ведутся геологоразведочные работы. Упомянутый способ добычи является самым дешевым, так как требует только больших объемов воды. Однако из-за особенностей почв, из которых добывается литий, обеспечить доступ к воде в необходимом количестве обычно затруднительно.

Средняя стоимость разработки месторождения указанным способом - $14 млн, но если добыча происходит горнорудным путем, то стоимость может доходить до $85 млн. По нашим оценкам, в 2025 году мировая добыча лития должна вырасти до 320 000 тонн. Однако достичь таких объемов производства к этому времени будет сложно, поскольку литий с месторождений, которые разрабатываются сейчас, начнет поставляться только через четыре года.

Между тем корпорации Tesla необходимы бесперебойные поставки лития. С учетом того, что объем предзаказов на Model равняется 530 000, у Tesla неизбежно возникнут трудности с сырьем, хотя Илон Маск и договаривается с будущими поставщиками лития об эксклюзивных поставках.

Как заработать на этом

Корпорации, которые добывают литий, - Albemarle, Sociedad Quimica y Minera de Chile и FMC - чувствуют себя прекрасно. Акции этих компаний интересно рассмотреть на предмет инвестирования.

Albemarle Corp. (ALB) добывает и обрабатывает бром, литий для различных отраслей промышленности, а так же предоставляет каталитический крекинг для нефтеперерабатывающей индустрии.

Компания работает в Северной и Южной Америке, Европе, на Ближнем Востоке, в Африка и в АТР. Это обеспечивает высокую степень диверсификации и снижает несистематические риски для Albemarle.

ALB контролирует 35% рынка лития, за 2016 год оборот от его продаж вырос на 22%. Три главных месторождения компании - это Salar de Atacama в Чили, Silver Peak в США и 49% Talison Lithium в Австралии (51% в собственности КНР). География присутствия обеспечивает компании конкурентное преимущество при выполнении международных заказов. Albemarle также разрабатывает новое месторождние в Аргентине.

Выручка ALB в 2017 году составила $3 млрд с маржинальностью 16,3%. За последние пять лет выручка и прибыль увеличлись на 11% и 27% соответственно. Особенно радует инвесторов средний рост выручки 16% за последние три квартала 2017 года.

ROE за три года достиг пика на уровне 24, ROA также на максимуме - 10,35. Бизнес-стратегия и стабильные финансовые показатели делают Albemarle инвестиционно привлекательной компанией. Более того, Albermarle постоянно обсуждает возможность увеличения квоты на добычу лития в различных странах. Целевая цена по Albermarle - $181,59 до конца 2018 года.

FMC Corp. (FMC) - корпорация, которая развивает три сегмента бизнеса: FMC Agricultural Solutions, FMC Health & Nutrition, и FMC Lithium. Ориентированный на производство лития сегмент существует с 2014 года. На него приходится 8% всего оборота компании, в среднем за последние три года он растет на 7,7%.

Пока этот рост не соответствует нашим будущим прогнозам, однако мы считаем, что в течение двух лет произойдет резкий скачок продаж. Для увеличения маржинальности сегмента компания выкупила полную вертикальную цепочку от добычи лития до продажи готового материала производства батарейки.

Выручка за последние 12 месяцев выросла на 6% и достигла $2,8 млрд при маржинальности в 13,1%. Работая в индустрии по добыче лития, FMC пытается выстроить вертикальную структуру своего бизнеса. Благодаря этому клиенты получают готовый продукт без каких-либо дополнительных расходов. Целевая цена по FMC - $110 до конца года.

Sociedad Quimica y Minera de Chile SA (SQM) производит химические удобрения для сельского хозяйства, а также поставляет для промышленности йод и литий. У компании есть несколько месторождений в Чили общей площадью 44 кв. км, также Sociedad Quimica y Minera de Chile SA является совладельцем Cauchari-Olaroz в Аргентине.

За 2017 год SQM показала рост выручки в 11,2%, до $2,15 млрд. Маржинальность бизнеса составляет 18,7%, ROE - 12,14%, ROIC - 7,85%. Компания наконец смогла урегулировать свой конфликт с чилийским правительством.

Доля в проблемном активе была продана конкуренту Albermarle. Однако SQM придется выплатить штраф в $17,5 млн, а также перечислять повышенные роялтис Чили от эксплуатации шахты Atacama. Однако есть и позитивная сторона: чилийские власти увеличили для SQM квоту на добычу лития до 2030 года до исторического максимума в 2,2 млн тонн. Это дает компании мощное конкурентное преимущество. Целевая цена по SQM - $85 до конца года.

В связи с тем, что литий-ионный батареи являются на сегодняшний день одним из наиболее востребованных видов энергетических источников, неплохо было бы уделить внимание рассмотрению вопроса объемов запаса литиевого ресурса на планете. В настоящее время большинство последних моделей электрических автомобилей, электрических мотоциклов, скутеров и электровелосипедов комплектуются литий-ионными аккумуляторами - по большей мере по той простой причине, что данный тип батарей действительно способен обеспечить хорошие показатели производительности, при сравнительно малом весе.

Так как масштабное производство электромобилей напрямую связано с вопросом увеличения спроса на литиевые энергетические источники, многие люди задаются вопросом об уровне запасов лития в мире и возможности истощения столь необходимого в производстве аккумуляторных батарей материала. Литий (Li) – наиболее легкий метал, принадлежащий к группе щелочных металлов; третий элемент таблицы Менделеева, используемый в производстве аккумуляторных батарей для современных мобильных телефонов, портативных компьютеров, электрических транспортных средств. При изготовлении химических источников тока он используется в виде металлизированного лития или литиевого соединения с другими элементами. Литий является довольно распространенным на планете, но в то же время редким элементом. Такое несоответствие в утверждении обосновывается тем, что большая часть лития, существующего на планете, не поддается добыче доступными для человека способами. Морская вода содержит миллиарды тонн высокообогащенного разбавленного лития, однако его добыча является довольно трудоемким для современного общества процессом. Концентрированные литиевые породы формируются, как правило, в верхних слоях Земли в виде силиката лития, карбоната лития, хлорида лития. Содержание лития в верхней континентальной коре Земли равно 21 г/т. В последние годы практически вдвое возросло потребление карбоната лития – основного сырья для литийсодержащих продуктов. В отличии от предыдущих поколений аккумуляторов, батареи на основе лития позволили электромобилям проезжать значительно большее расстояние от одной подзарядки. Большинство современных источников сходятся на том, что большая половина мировых запасов лития сосредоточена в центральной части Южной Америке, преимущественно в Боливии – самой бедной стране данного региона, и не где-нибудь, а под просторами обширной боливийской пустыни. До сих пор эта пустыня является одним из наиболее отдаленных и недоступных плато на нашей планете. Однако, несмотря на всю свою недосягаемость, именно этот участок земного шара привлекает десятки и сотни глаз ученых, поскольку под его обширным соляным покровом хранятся огромные запасы лития. В этих местах нет живности, как нет и зеленой растительности – соль делает жизнь здесь невозможной, лишь на краю пустыни можно увидеть несколько правительственных шахт, занимающихся добычей из-под земли солевого рассола. Именно из этого рассола путем выпаривания получают драгоценный литий, один из наиболее ценных на сегодняшний день металлов, способных приводить в движение всю современную электрическую транспортную технику. К сожалению, добыча лития в пустынном регионе Боливии не избавлена и явных недостатков, так как несет непоправимый ущерб пейзажу соляного региона планеты. Расширение объемов добычи этого элемента в Боливии может полностью погубить не только уникальный в своем роде участок планеты, но и нанести непоправимый вред населению близлежащих поселений, так как приведет к исчерпанию и без того скудной системы водоснабжения. Растущая потребность в литиевом ресурсе побуждает гонку, посвященную поиску новых мест локализации третьего элемента. Ряд компаний изучает самые отдаленные уголки земного шара, надеясь найти новые, ранее неизведанные запасы лития. Хочу отметить, что различные организации часто публикуют довольно противоречивые данные о объемах запасов литиевых ресурсов в мире. Цифровые данные разных информисточников о количестве мировых запасов лития довольно существенно различаются между собой.

Оценочные мировые запасы лития в тоннах

Компания «Chemetall» сообщила, что объем мировых запасов лития на сегодняшний день составляет 28 млн. тонн (эквивалент - 150 млн. тонн карбоната лития), тогда как спрос на этой металл оценивается в 23 000 тонн (122 000 тонн карбоната лития). Представители иного информационного источника отметили, что указанные цифры мировых запасов лития являются чрезмерно заниженными, и на самом деле данный металл доступен на планете в гораздо большем количестве.

Американские исследователи не исключают возможности добычи лития с геотермальных вод Калифорнии при помощи метода, разработанного работниками Ливерморской национальной лаборатории (штат Калифорния)

Добыча лития в мире

Крупнейшими производителями лития в мире являются: Chemetall (США / Чили), SQM (Чили), Admiralty Resources (Австралия и Южная Америка) и CITIC Guoan Lithium (Китай). Чили и Аргентина в настоящее время является основными производителями лития - 46% и 26% мировых объемов, на долю же австралийских и китайских предприятий приходится по 6% от мирового уровня добычи лития.

Лишь около 20% добываемого лития используется в изготовлении аккумуляторных батарей, большая часть из которых в последующем употребляется в качестве источников питания для мобильных и портативных устройств.

Начиная с этого года Боливия планирует увеличить ежегодное производство лития до уровня в 30 тысяч тонн.

Утилизации литий-ионных аккумуляторов

В настоящее время в мире проводятся исследовательские работы, направленные на разработку эффективных и экологически безопасных способов утилизации литий-ионных аккумуляторов в больших масштабах. Компания «Chemetall» утверждает, что сбалансированный механизм переработки позволил бы возвращать в технологический процесс около 50% лития из отработанных аккумуляторов - это говорит о том, что примерно через 15 лет эксплуатации электромобиля и выхода из строя его аккумуляторных батарей, из них можно будет изъять половину лития. Подобного рода переработка позволит в значительной степени решить в будущем проблему нехватки энергетических источников.

Спрос на литий для батарей

Популярность лития объясняется в первую очередь его уникальным электрохимическим потенциалом и низким коэффициентов теплового расширения. С 2000 по 2010 год мировое потребление лития увеличилось с 12,800 тонн до 22,600 тонн.

Литиевые батареи легче иных видов аккумуляторов, и способны удерживать более высокий заряд значительно дольше других. В зависимости от типа литий-ионного аккумулятора можно рассчитать минимальное количество лития, приходящееся на 1 кВт-ч запасаемой в нем энергии. Батареи с более высоким средним уровнем напряжения содержат меньшее количество лития на единицу запасаемой энергии (Вт · ч являются продуктом емкости батареи и её среднего напряжения в вольтах).

Расчет количества лития, необходимого для производства литий-ионной аккумуляторной батареи

Правда, некоторые компании выпускают аккумуляторные батареи с несколько иным содержанием лития. Так, производитель «AESC» с целью комплектации электрических автомобилей Renault Fluence Z.E. и Renault Kangoo Express Z.E. производит аккумуляторы емкостью 20 кВтч и содержанием лития в 3 кг, то есть в них находится примерно 0,15 кг лития на 1 кВт-ч энергии. Во время очередной презентации своей продукции компания «Chemetall» заявила, что на выпускаемые её аккумуляторы при расчетном значении в 1 кВт-ч приходится около 0,113 кг лития.

В общем, литий составляет лишь 3-4% от всего расходного материала, необходимого для производства литий-ионного аккумулятора.

Кризис литиевых ресурсов: возможен ли он?

Ученые Университета штата Мичиган рассчитали, что запасов лития на нашей планете хватит как минимум ещё на 100 лет использование при интенсивной промышленной выплавке стекла, производстве керамики, кондиционеров, аккумуляторных батарей для мобильных и портативных устройств, электрических транспортных средств. Если же удастся разработать эффективную технологию по переработке литийсодержащих аккумуляторных батарей, предполагающую возможность вторичного изъятия лития из аккумуляторов, вопрос нехватки этого ресурса удастся оттеснить ещё как минимум на 50 лет. Добыча лития до 2100 года согласно прогнозов составит 12-20 миллионов тонн.

Спрос на аккумулятора для электромобилей и электровелосипедов

На сегодняшний день литий-ионные аккумуляторные батареи покрывают 10% энергетических потребностей промышленности по производству электрических и гибридных автомобилей. Легко предугадать, что рост популярности литиевых аккумуляторов послужит причиной увеличения и соответствующей их доли и среди источников энергопитания электрических транспортных средств.

Согласно подсчетов Аргоннской национальной лаборатории, к концу 2030 года спрос на литий, используемый в производстве литий-ионных аккумуляторов для электрических и гибридных транспортных средств, достигнет 28 000 тонн. Этот же информационный источник отметил, что в случае разработки эффективной методики по утилизации аккумуляторных батарей, в производство удастся вернуть практически половину используемого ранее лития.

Годовой объем производства электромобилей в размере 1 млн. с аккумуляторами емкостью 20 кВтч послужит причиной увеличения мирового спроса на литий до 2-3 тысяч тонн в год. Если когда-нибудь в будущем годовой производственный выпуск электрических автомобилей с аккумуляторами 50 кВтч достигнет 10 миллионов единиц – спрос на литий составит 55-75 тысяч тонн. При выпуске 10 миллионов электрических машин с диапазоном пробега на одном заряде не менее чем в 500 км спрос на литий будет равен 110-150 тысяч тонн. При условии потребление 150-200 тысяч тон лития в год запасов этого металла на нашей планете хватит приблизительно на 75-100 лет.

Выводы:

На сегодняшний день в мире проводятся исследовательские работы по поиску мест сосредоточения литиевого металла. Разработчики электромобилей постоянно занимаются разведыванием новых источников карбоната лития с целью уменьшения зависимости от его основных поставщиков – Чили и Китая. Вполне возможно, что уже в ближайшие годы удастся открыть новые места его локализации, получится изъять десятки миллионов тон лития, присутствующего на планете в различных формах и концентрациях.

Учитывая все вышеизложенное становится ясным, что рост спроса на литий-ионные аккумуляторы и литий будет наблюдаться в течении ближайших лет в первую очередь по той простой причине, что увеличится выпуск электрических и гибридных средств передвижения. Однако, все ещё нет уверенности в том, литий-ионные аккумуляторы будут доминировать на рынке электротранспорта более чем на протяжении нескольких десятилетий – вполне вероятно, что они начнут конкурировать с какими-то иными видами аккумуляторных батарей.

Рост спроса на литий и кобальт в последние годы со стороны производителей аккумуляторов, гаджетов и электромобилей привел к удорожанию металлов в три-пять раз. Это вызвало к жизни массу проектов, и уже к 2019–2020 годам рынки будут профицитными, полагают в АКРА. Но «Росатом» и «Норникель» и так не планируют заметно наращивать объемы выпуска металлов.

Рейтинговое агентство АКРА опубликовало прогноз развития до 2022 года рынков лития и кобальта. Эти металлы, используемые в производстве аккумуляторов, подорожали в 2015–2018 годах на 150% и 260% соответственно на фоне роста спроса со стороны производителей электромобилей. CRU по заказу Glencore подсчитало, что к 2030 году на электромобили придется 30% всех продаж автотранспорта, или 31,7 млн единиц. С другой стороны, рынок лития станет профицитным уже к 2019 году, а кобальта - в 2020 году.

Запасы лития в России, по оценке экспертов АКРА Максима Худалова и Натальи Пороховой, составляют около 900 тыс. тонн. Ресурсы в мире, по данным USGS,- 40 млн тонн, запасы - 14 млн тонн (крупнейшие - в Чили и Китае). Но выпуск лития в России к 2022 году может вырасти всего на 31% (до 2 тыс. тонн) при предполагаемом росте производства в мире более чем вдвое - до 90,3 тыс. тонн, прогнозируют в АКРА. В РФ литий выпускают подконтрольные «Росатому» Химико-металлургический завод и Новосибирский завод химконцентратов, есть планы по переработке отвалов месторождений Уссурийского края у «Русала». Эксперты АКРА отмечают, что доля России на мировом рынке лития (около 4%) может снизиться до 2–3% из-за значительного роста добычи в Китае, Южной Америке и Австралии. «Мы не видим крупных проектов в РФ, которые находились бы в финальной части реализации, а полноценная разработка проекта по производству лития с нуля требует более семи лет до начала добычи»,- отмечают в АКРА.

Запасы кобальта в РФ составляют 250 тыс. тонн, в мире - 7,1 млн тонн, из которых половина - в Конго. Прогнозы АКРА по выпуску кобальта в РФ более оптимистичные: к 2022 году объемы могут вырасти до 8,76 тыс. тонн со средних 5–5,5 тыс. тонн в 2014–2017 годах, обеспечивая рост на 60–75%. Мировое производство должно вырасти на 56,5%, до 151,8 тыс. тонн, а потребление - на 41,5%, до 148,6 тыс. тонн. Доля РФ на мировом рынке, сейчас составляющая 5%, к 2022 году может вырасти до 8%.

Единственный производитель кобальта в РФ сейчас ГМК «Норильский никель», раньше металл выпускали «Южуралникель» и «Уфалейникель». В 2016 году «Норникель» продал 5 тыс. тонн кобальта примерно на $115 млн, в 2017 году продажи металла в физическом выражении снизились на 40% (до 3 тыс. тонн, или $126 млн), следует из данных ГМК. При этом экспорт кобальта и изделий из него из РФ, по данным ЕЭК, в 2017 году составил 5 тыс. тонн, или $61,8 млн. В «Норникеле» “Ъ” сообщили, что в прошлом году «часть кобальта была реализована в виде полупродуктов, часть поступила в составе концентрата на Harjavalta (финский актив ГМК.- “Ъ”) и переработана за рубежом». В ГМК отмечают, что у компании нет возможности отдельно добывать кобальт и резко нарастить его производство, поскольку все металлы компании находятся в одной руде. Glencore планирует нарастить добычу к 2020 году в 2,5 раза, до 63–66 тыс. тонн.

При этом, как отмечает АКРА, традиционно доминирует на рынке Китай, крупнейший производитель аккумуляторов. Страна «контролирует до 20% известных мировых запасов лития», участвует в предприятиях, контролирующих еще 40% мировых запасов. Китай также обеспечивает до 80% химического производства кобальта и «широко вовлечен в добычу на территории Конго». Консорциум китайских предприятий в 2009 году создал с конголезской государственной Gecamines СП Sicomines, заявив об инвестициях в инфраструктуру Конго до $6 млрд в обмен на поставку КНР 10 млн тонн меди и 600 тыс. тонн кобальта. Но на страну давят, отмечают в АКРА. Сделка по Sicomines уже была трансформирована под давлением МВФ, западные компании постоянно поднимают вопрос законности приобретения кобальта у мелких поставщиков, эксплуатирующих детский труд.

Резкий рост производства электромобилей означает столь же стремительное увеличение потребления лития, который является ключевым компонентом их аккумуляторов. Что это значит для нас?

Литий - третий элемент таблицы Менделеева. Серебристый металл, на вид слегка напоминающий алюминий, очень легок - он плавает даже в керосине. В воде тоже, но недолго. Как и положено щелочному металлу, литий бурно реагирует с водой с образованием гидроксида LiOH и водорода. Разумеется, столь химически активный металл не встречается в чистом виде в природе. По крайней мере, в земной.

По этой же причине металлический литий редко применяется человеком. На его долю приходится всего 5% мирового потребления. Во всех остальных сферах человеческой деятельности применяются его соединения, в первую очередь карбонат (Li2CO3), соль угольной кислоты, внешне напоминающая привычную нам поваренную, но гораздо хуже растворяющаяся в воде. Говоря далее о мировом производстве и потреблении, мы будем иметь в виду именно карбонат и (понемногу) другие соединения - гидроксид, хлорид и пр.

Чистый металлический литий. / cloudfront.net

В 2017 году мировое производство составит около 188 тыс. тонн. К 2035 году оно вырастет в несколько раз и, вероятно, будет находиться где-то в интервале от 1200 тыс. тонн до 600 тыс. тонн.

Так было раньше

Традиционная область применения лития, сложившаяся в XIX–XX веках, - производство стекла и керамики. Добавление щелочных металлов в состав шихты уменьшает ее термическое расширение и улучшает показатель преломления, а самое главное, понижает температуру плавления. Чистое кварцевое стекло начинает размягчаться при 1400 градусов, добавки позволяют снизить эту грань примерно на две-три сотни градусов, что означает очень неплохую экономию энергии. Речь идет об очень небольших количествах (лития там около 0,1–0,4%), но, с учетом общего объема, выходит немало. Стекольное и подобные производства - керамика, фарфор и другие - занимают суммарно чуть больше трети мирового потребления. Кроме этого, соединения лития используются в фармакологии, а чистый литий - в атомной энергетике в качестве теплоносителя.

Производство стеклотары. / borfi.ru

Первое же место по скорости роста с большим отрывом держит производство элементов питания - сейчас это почти треть.

Надо сказать, что так было не всегда. Первые литий-ионные аккумуляторы были выпущены компанией SONY в 1991 году. Конструкция быстро полюбилась производителям и потребителям за высокую энергоемкость и неприхотливость, что привело к быстрому росту спроса и, соответственно, производства. Следствием этого стал быстрый рост добычи лития.

Мировое потребление лития. / tesla-club.ru

Обратим внимание на эти данные, они важны. До 1991 года, т. е. всего четверть века назад, рынка литийсодержащих элементов питания не было. Сейчас его доля в мировом потреблении превышает тридцать процентов. Иными словами, потребление лития за это время выросло почти в полтора раза только за счет нового применения. И то ли еще будет.

Пророчество Маска

«Чтобы производить 500 000 автомобилей в год, нам придется закупать весь литий в мире», - заявил Илон Маск на презентации Model 3 в конце марта 2016 года.

В аккумуляторной батарее современного электромобиля содержится примерно в сто раз больше лития, чем в среднем ноутбуке, и в десять тысяч раз больше, чем в смартфоне. А выпуск электромобилей растет. Одна только Tesla в 2018 году намерена продать полмиллиона машин, а в 2020 г. – уже 1 млн. Это больше, чем в приведенной выше цитате, что заставляет предполагать, что Маск эпатировал публику, но даже в этом случае проблема налицо.

Tesla Model 3. / motoringresearch.com

Tesla - не единственный претендент на большой куш. Электромобили начинают производить самые разные компании по всему миру, вовремя уловившие аромат больших перемен. В ногу с ними идут правительства развитых стран мира. В 2025 году продажа автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будет запрещена в Норвегии, в 2030 году - в Германии. В 2040 году около 35% «самобеглых повозок», проданных землянам, будет электромобилями.

Чистая атмосфера означает, что производство электромобилей будет расти. А значит, будет расти и потребление лития. Современные технологии пока не обещают нам хороших аккумуляторов на базе других элементов таблицы Менделеева.

Источники

В земной коре литий встречается во множестве разновидностей и, соответственно, добывать его можно множеством разных способов. Из руд наиболее значимым является сподумен - силикат с алюминием, LiAl(Si2O6), наиболее применимый в стеклянном производстве, а также в изготовлении металлического лития. Еще одной, несколько неожиданной, сферой его применения является ювелирное дело. Минерал иногда образует кристаллы, цвет которых (от абсолютно прозрачного до густо-зеленого или пурпурного) зависит от содержания примесей других (отличных от алюминия и лития) металлов. Эти кристаллы могут иногда достигать метровой и даже большей величины.

Кристалл сподумена. / free-photos.biz

Кроме этого, литий можно добывать из слюды, гранитов, руд других металлов и отвалов их производства, пластовых вод и даже просто из морской воды - его содержание в ней составляет 0,17 мг/л. Разумеется, его можно добывать из бытового мусора - в нем немало литиевых батареек. Вопрос лишь в цене этого процесса, да и всех остальных тоже.

Наиболее экономически выгодной на сегодняшний день является добыча карбоната лития из пересохших соленых озер.

Как на тарелке

Много километров сухой соли под ногами, безоблачное небо над головой и горы где-то далеко впереди. Так сегодня выглядит озеро Уюни на востоке Боливии. Когда-то здесь был настоящий большой водоем, который потихоньку высыхал и дробился на части. Сейчас здесь ничего не растет и никто не живет. Пустыня. В год здесь выпадает несколько миллиметров осадков.

Панорама солончака Уюни. / awayfarers.files.wordpress.com

Поверхность солончака хорошо отражает свет, она абсолютно горизонтальна, над ней почти всегда чистое небо, а ее местонахождение известно с точностью до миллиметра. Поэтому немудрено, что Уюни - одна из излюбленных мишеней, помогающих специалистам поверять приборы спутников.

А еще это - самое большое в мире месторождение лития. Концентрированный рассол, в котором много полезных для человека элементов и литий в том числе, залегает прямо под ногами, под коркой засохшей соли. Практически его местонахождение описывается словами «на поверхности». Концентрация солей лития в рассоле доходит до 0,3%, а всего здесь покоится около 10 миллиардов тонн. Боливия - мировой чемпион по запасам лития.

Выпаривание рассола (рапы). / fthmb.tqn.com

Сегодня из этого богатства добывается около 25 тыс. тонн. Боливийское правительство не торопится привечать иностранных инвесторов, полагая, что добыча столь ценного ресурса должна находиться в государственных руках. Время покажет, правилен ли такой подход, а пока нам следует иметь в виду, что Уюни - не единственный солончак на планете.

По другую сторону границы, в Чили, сходных по устройству бывших водоемов около десятка. Ни один из них не дотягивает по запасам до Уюни, но зато здесь рады возможности добывать и продавать ресурсы уже сейчас. Под это ищут инвесторов и расширяют производство. Да и морские порты здесь поближе. Время покажет, насколько правилен такой подход, а сегодня Чили - мировой чемпион по добыче лития. Около 43% от мирового объема. Похожие солончаки есть и в Аргентине, и там тоже добывают литий.

Примерно такие же озера есть и Китае, точнее, в высокогорьях Тибета. Наиболее известно озеро Чабьер-Цака. Соленый водоем площадью немногим более 240 км2 пока еще не высох, его глубина местами достигает двух метров, но концентрация солей в нем уже вполне достаточна для их промышленного извлечения, которое и происходит, давая Китаю почетное второе место в списке производителей лития.

Наверное, если хорошо поискать, то на Земле найдутся и другие пересыхающие соленые водоемы. Нам сейчас важно, что добыча редких элементов, включая литий, из них на сегодня гораздо дешевле, чем более традиционные способы, связанные с различными рудами. Рассол не надо копать, а затем обогащать, вполне достаточно зачерпнуть его и перелить в небольшой бассейн. Солнце и сухой воздух сделают все остальное. Это, конечно, лишь начало пути. Карбонат лития, используемый в аккумуляторе вашего смартфона, имеет не больше 0.5% примесей, скорее - меньше, но и на этом участке можно сэкономить.

Перспективы

За последние годы цена на карбонат лития выросла вдвое, достигнув $10 тыс. за тонну. По прогнозам экспертов, исчерпание столь дорогого металла нам не грозит, он слишком распространен на Земле. Это, очевидно, означает, что рост цен повлечет за собой вложение денег в добычу и ее наращивание.

По прогнозу британской консалтинговой компании CRU, нынешний дефицит уже в 2018 г. сойдет на нет, а в дальнейшем поставки будут опережать спрос. Избыток предложения достигнет пика в 2022 г, когда его размер составит порядка 25% от мирового потребления.

Динамика цен на карбонат лития. / smedata.sk

В частности, крупные литиевые проекты к концу текущего десятилетия будут реализованы на западе и в центральной части Китая. Примерно тогда же ожидается ввод в строй новых мощностей в других странах. После этого, то есть к 2020 году, предложение лития на мировом рынке может достичь 500 тыс. тонн, что примерно в 2,5 раза больше, чем в 2016 г. Средняя себестоимость соединений лития в 2020 году скорее всего составит около $6,5–7 тыс. за тонну.