Бесценный литий: как "Росатом" врывается в энергетику будущего

Самый легкий в мире металл открывает дорогу к технологиям завтрашнего дня с электромобилями и искусственным солнцем на термоядерной энергии. Пока мы лишь привыкаем к мысли о том, что постепенно двигатели внутреннего сгорания уйдут в прошлое, но в мире уже развернулась жестокая борьба за право разработок месторождений лития - ключевого элемента современных аккумуляторных систем.

Мировой рынок лития растет темпами, которые не снились другим полезным ископаемым. С 1991 года объемы добычи этого металла выросли почти в 20 раз. Сейчас без него не может работать ни один гаджет. В каждом телефоне есть как минимум 5 граммов лития. В каждом электромобиле его уже порядка 10-20 кг. Чтобы построить электробус, нужно около 200 кг лития.

С каждым годом спрос на него растет, поэтому нешуточная борьба развернулась за право контролировать его добычу. Россия также включилась в гонку за обладание этим ресурсом.

Одна из последних стратегических побед - соглашение между "Росатомом" и боливийской компанией YLB о реализации проекта добычи лития в провинции Потоси. Месторождение Пастос Грандес, расположенное в этой провинции, является одним из самых крупных в мире. Это сенсационная новость, поскольку Боливия, обладающая крупнейшими запасами лития в мире (около 21 миллиона тонн, что составляет более 21% мировых запасов), традиционно осторожно относится к вопросам его добычи.

Боливия, Чили и Аргентина образуют так называемый литиевый треугольник, на который приходится более 60% мировых запасов этого металла. Однако технологии добычи, используемые в этих странах, вызывают опасения из-за своего воздействия на окружающую среду. Для добычи одной тонны карбоната лития требуется до 200 тысяч литров воды, которая после этого становится загрязненной. Возможно, Боливия сделала правильный выбор, отложив добычу лития до появления более безопасных и эффективных технологий.

Почему "Росатом" решил пойти в Боливию, а не сосредоточиться на добыче металла на родине? Россия, хоть и входит в десятку стран с крупнейшими запасами лития, металл у нас находится в руде, что ведет к удорожанию технологии. Для сравнения: добыча лития на Завитинском месторождении в 3-4 раза дороже, чем в Боливии. Именно из-за этого карьер Завитинского месторождения с 1997 года не эксплуатируется, и его уже затопило грунтовыми водами.

Согласно заявлению генерального директора "Росатома" Алексея Лихачева, заводы по добыче лития в Боливии начнут работу в 2025 году. Планируемая мощность составит 25 тысяч тонн карбоната лития в год. Госкомпания уверенно идет по пути создания собственных аккумуляторных систем. В начале июля появилась информация, что "Росатом" получил разрешение на строительство мегапроизводственного комплекса по выпуску литийионных элементов и систем энергоаккумулирования в Калининграде. Планируется, что новый завод будет расположен на территории Балтийской АЭС, строительство которой началось в 2010 году, но было приостановлено в 2014-м. Предполагается, что предприятие полностью закроет потребности отечественного производства электротранспорта.

Изначально проект оценивался в 26,35 млрд рублей, однако к началу 2023 года прогнозируемые затраты увеличились почти в два раза, достигнув отметки в 51 млрд рублей. При этом в разработку месторождений лития в Боливии "Росатом" вкладывает 600 млн долларов.

Впрочем, не факт, что у руководства "Росатома" стоит задача создания собственной "Теслы" или какого-нибудь другого электромобиля. Возможно, планы даже более грандиозные.

Литий играет ключевую роль в процессе термоядерного синтеза и служит основой для создания замкнутого цикла трития. В термоядерных реакторах (токамаках) используется смесь тяжелых изотопов водорода - дейтерия и трития, при этом тритий - радиоактивный изотоп с периодом полураспада в 12,3 года, который в природе встречается крайне редко и стоит дорого. Литий, в частности его шестой и седьмой изотопы, при захвате нейтрона превращаются в тритий и гелий.

Термоядерная установка может стать источником практически неограниченной, чистой и безопасной энергии. В отличие от традиционных методов, таких как горение углеводородов или ядерное расщепление, термоядерный синтез не создает вредных выбросов или радиоактивных отходов. Кроме того, топливо для термоядерного синтеза (изотопы водорода) обильно присутствует в природе, в отличие от ограниченных запасов углеводородов или урана.

На данный момент технология термоядерного синтеза все еще находится в стадии разработки и исследований. Главная проблема заключается в том, чтобы сделать процесс синтеза самоподдерживающимся и энергетически эффективным, то есть чтобы он выдавал больше энергии, чем потребляет на свое поддержание.

Если в токамаках будущего применять литий в качестве теплоносителя, который в ходе термоядерной реакции будет облучаться нейтронами, можно получать тритий, который затем возможно снова использовать в качестве топлива. Это обеспечивает замкнутый цикл трития и делает процесс экономически эффективным.

Судя по последним данным, Россия все же пытается сделать ставку не только на боливийские, но и на собственные запасы. "Полярный литий", совместная компания "Норникеля" и "Атомредметзолота", получила лицензию на разработку Колмозерского месторождения в Мурманской области. Партнеры уверяют, что намерены обеспечить страну сырьевой базой для производства аккумуляторов для электротранспорта в ближайшие годы, учитывая глобальный взрывной рост спроса на литий, вызванный распространением электромобилей.

Предварительная оценка проекта показала, что наиболее оптимальной будет мощность ГОКа в 1,96 млн тонн руды в год, что позволит производить 45 тыс. тонн карбоната и гидроксида лития.

По подсчетам экспертов, таких объемов хватит, чтобы обеспечить сырьем несколько фабрик, аналогичных той, что сейчас строится в Калининградской области. Еще год назад планы по разработке месторождения в Мурманской области казались бы прожектерством, оторванным от реальности, ведь север РФ не обеспечен дешевой энергией, но весной этого года "Газпром" подтвердил свое намерение вести трубу до Мурманска. Что называется, пазл сложился.