Dostupnost i značaj litijuma
Najnovija naučna literatura navodi da je do sada poznat 131 mineral litijuma, ali da je globalna distribucija ruda neravnomerna i gotovo isključivo koncentrisana u Južnoj Americi, u oblastima Argentine, Bolivije i Čilea, poznatim kao „Litijumski trougao“, kao i u Zapadnoj Australiji – „Litijumska dolina“. Ukupne svetske rezerve litijuma su klasifikovane u tri kategorije: slaništa (66%), sedimentne stene (8%) i pegmatiti (26%). Od minerala najznačajniji su spodumen, koji je ujedno najzastupljeniji i globalno najrasprostranjeniji, lepidolit, hektorit i u skorije vreme jadarit kao tvrda sedimentna stena, koji je zavredio veliku pažnju. Zapadna Australija je trenutno najveći svetski dobaljač litijuma sa učešćem od 41% u svetskoj proizvodnji.
Mnoge važne primene zahtevaju velike količine litijuma, kao što su na primer litijum-jonske baterije za skladištenje električne energije kao najznačajnija primena, za koju oblast je u 2019. godini dodeljena i Nobelova nagrada u hemiji. Potražnja za litijumom je u poslednjim decenijama drastično povećana zbog velike potrošnje u ovoj industriji, imajući u vidi da je litijum kao najlakši metal pogodan materijal za baterije najveće gustine energije, idealne za prenosnu elektroniku i hibridne automobile. Za ove namene koristi se litijum karbonat (Li2CO3) kojeg obično nema u nalazištima, već se nakon ekstrakcije iz prirodnih nalazišta dobija pomoću složenih tehnološko-metalurških i hidrometalurških procesa kao što su kiselinske ili alkalne metode, metode sulfatnog prženja/autoklaviranja, metode karbonatnog pečenja/autoklaviranja i metode hlorovanja.
Hemijsko-tehnološki aspekti proizvodnje litijuma iz minerala i ruda
Ekstrakcija litijuma iz tvrdih rudnih stena, u kojima su ujedno i najmanje svetske rezerve, zahteva širok spektar hidrometalurških procesa, dok je na drugoj strani ekstrakcija litijuma iz slaništa, u kojima je litijum najzastupljeniji, daleko jednostavnija. Slaništima, koja su u suštini slana jezera ili skalari na zemljinoj površini u Litijumskom trouglu, može se lako pristupiti, direktno sa površine. Takođe, troškovi ekstrakcije litijuma iz rudničkih stena su dvostruko veći u odnosu na njegovu ekstrakciju iz slaništa, koja se radi u pustinjskim sredinama, relativno jeftinom i jednostavnom metodom koja se sastoji od njihovog isparavanja na otvorenom, pri čemu se litijum iz koncentrovanog rastvora soli izvlači i prečišćava. Za zagrevanje i isparavanje slaništa koristi se sunčeva energija, pa ipak i ova eksploatacija ostavlja negativne posledice po životnu sredinu i po prirodu.
Najrasprostranjenija metoda ekstrakcije litijuma iz rudnih alumosilikatnih stena je prženje koncentrovanom sumpornom kiselinom (H2SO4) na visokim temperaturama (250ºC), uz ispiranje velikim količinama vode i neutralizacijom pomoću kalcijum karbonata (CaCO3), pri čemu se izdvaja ostatak sa H2O•Al2O3•4SiO2, CaSO4, Fe/Al, hidroksidima itd. Zatim sledi prečišćavanje krečnim mlekom (Na2CO3) sa ostacima kalcijum karbonata (CaCO3), hidroksidima mangana, aluminijuma i gvožđa (Mg/Al/Fe), zatim se primenjuje evaporacija i precipitacija natrijum karbonatom (Na2CO3), odakle se izdvaja litijum karbonat (Li2CO3). Ostatak se tretira koncentrovanom sumpornom kiselinom (H2SO4), uz uklanjanje karbonata (CO2), nakon čega se vrši koncentracija i kristalizacija sadržaja iz kojeg se izvlače sulfati u obliku natrijum sulfata (Na2SO4), a iz ostatka se upravo pomoću natrijum sulfata ponovo dobija litijum karbonat (Li2CO3). Ovakvim tretmanom rude efikasnost ekstrakcije litijuma (Li) se kreće do oko 75%. Primena ove metode zahteva veliku potrošnju kiseline, vode i velike troškove energije, čineći postupak visoko neekonomičnim.
Da bi se povećala efikasnost ekstrakcije litijuma iz alumosilikatnoh stena, koristi se fluorovodonična kiselina (HF) ili soli fluorita (npr. CaF2) u kombinaciji sa sumpornom kiselinom (H2SO4), kao najefikasnije sredstvo za razaranje alumosilikata, ali i zbog smanjenja potrošnje toplotne energije, jer ova kiselina efikasno razara alumosilikatnu strukturu na niskim temperaturama. Ova metoda nosi velike operativne rizike i probleme vezane za bezbednost životne sredine, zato što se u atmosferu direktno oslobađaju pare frluorovodonične kiseline, koja je ekstremno agresivna i kao takva nagriza sve sa čim dođe u dodir, ozbiljno ugrožavajući sve biljne i životinske vrste, kao i ljudsko zdravlje. Takođe, oslobađa se i silicijum tetrafluorid (SiF4) – izuzetno toksičan gas, poguban po zdravlje ljudi i svog ostalog živog sveta.
ARHIVA PPNS UTICAJ ISTRAŽNIH AKTIVNOSTI POTENCIJALNOG RUDNIKA LITIJUMA NA ŽIVOTNU SREDINU U ZAPADNOJ SRBIJI (NAUČNI RAD)
Poznate posledice rudarenja i proizvodnje litijuma po životnu sredinu i prirodu
Rudarske aktivnosti litijuma, koje se brzo uvećavaju tokom poslednjih 20 godina, odrazile su se na opadanje vegetacije, povišenje dnevnih temperatura, samnjenje vlage u zeljištu i povećanje suša u regionima gde se one obavljaju.
Pokazatelji životne sredine koji su podeljeni u tri grupe: 1) korišćenje resursa, abiotsko iscrpljivanje i visoka potrošnja vode; 2) emisija zagađenja i potencijal zakišeljavanja, potencijal globalnog zagrevanja, fotohemijski potencijal stvaranja ozona i potencijal eutrifikacije, kao i 3) rizik od toksičnosti, kancerogeni potencijal toksičnosti za ljude i nekancerogeni potencijal toksičnosti za ljude, kao i ekotoksični potencijal, pokazali su da su njihove vrednosti oko 100 pa i 1.000 puta veće kada se ekstrakcija litijuma vrši iz tvrdih rudnih stena u odnosu na vrednosti kada se litijum vadi iz slaništa. Potencijal ekotoksičnosti je prvenstveno povezan sa postupkom ispiranja i kompresijom vazduha i podaci iz najnovije naučne literature navode da je za proizvodnju jednog kilograma litijum karbonata (Li2CO3) potrebno oko 23.300 litara vode. Proces ispiranja ujedno spada i u najvišu kategoriju negativnog uticaja. Takođe, potrebna je značajna količina fosilnog goriva i hemikalija da bi se rudničke stene rastopile, dok se za ekstrakciju litijuma iz slaništa koristi čista solarna energija.
Globalno rastuća potražnja za litijumom, zbog koje dolazi do značajnih nepovratnih promena na površini tla i promena mikroklime okoline, u budućnosti će rezultirati socijalnim sukobima između rudarskih kompanija i lokalnih zajednica. Sociološka istraživanja su utvrdila sporne moralne vrednosti „partnerstva“ između rudarskih kompanija i starosedelačkih zajednica, uključujući i zajednice okolnih naselja. Dolazilo je do ograničenja pristupu pašnjacima, do ozbiljnih zagađenja, što je uslovilo brze promene tradicionalnih kultura i društvenih praksi. Dosadašna praksa je pokazala značajne klimatske promene, kao i velika krčenja šuma. Iako je eksploatacija litijuma iz slaništa, koja se uglavnom nalaze u pustinjskim oblastima, daleko bezbednija od one iz rudnika, ipak i u tim regionima registrovane su ozbiljne posledice po životnu sredinu. Da bi zakomplikovale pitanja uticaja na životnu sredinu, rudarske kompanije koje vrše eksploataciju se međusobno optužuju da vade više slaništa nego što je dozvoljeno. Inspekcijski izveštaj o nadzorima iz 2016. godine, koji su izvršeni na slanim površinama Atakame u Čileu, sadrže podatak da je za tri godine eksploatacije litijuma na imanju rudarske kompanije SQM izumrlo 32,4% domaće vrste drveta Algarrobo.
Dostupnost litijuma bez rudarskih aktivnosti
Pored sirovina iz kojih se ekstrahuje litijum, ponovna upotreba i reciklaža materijala koji ga sadrže je od velike važnosti kada je u pitanju cirkularna ekonomija, kao jedna od platformi 4.0 industrijske revolucije, važna za očuvanje okoline i zdravlja ljudi, ali i stabilna sigurnost lanca snabdevanja. Elektronski otpad (mobilni telefoni, računari, televizori i dr.) dramatično raste usled razvoja novih tehnologija. Zbog toga je elektronski otpad od velike važnosti za prikupljanje, recikliranje i upotrebu litijuma. Pored ovog otpada, istrošena slaništa iz kojih se litijum vadi, razne otpadne vode i bočni tokovi iz industrijskih postrojenja sadrže određene količine dragocenih elementata uključujući litijum, koji se može elektrohemijskim postupcima bezbedno prikupljati, bez narušavanja životne sredine.
Litijum u Srbiji
Mineral jadarit je pronađen kod Loznice, oko 120 km jugozapadno od Beograda. Za eksploataciju litijuma iz ove rude koristiće se velike količine koncentrovane kiseline i u ovom momentu nije moguće tačno proceniti njenu potrošnju, jer nisu dostupni podaci o dnevnoj proizvodnji litijum karbonata (Li2CO3), kao i to kakave sve nečistoće sadrži ruda jadarit. Poznato je da će se voda za ispiranje uzimati iz Drine, pri čemu neki navodi kažu da je u pitanju 1.000 tona vode dnevno, koja će se nakon završetka procesa ispiranja upuštati u reku Jadar, u količini 1.500 tona dnevno. Dodanih 500 tona dnevno u otpadnoj vodi potiče od rastvorenih ostataka kiselina, koje ulaze u proces, i njihovih soli, nečistoća rude i svih toksičnih elemenata koje jadarit sadrži, a to su pre svega teški metali – arsen, živa, olovo i sl. Poznato je da gotovo sve naše rude sadrže i toksične elemente, među kojima prednjači arsen, očekivano je da ga i jadarit sadrži, zbog čega su rudarske aktivnosti u Srbiji posebno rizične po životnu sredinu i zdravlje. Vađenje same rude narušava orografiju terena, jer će pokrenuti smicanje terena, klizišta i erozije koje će degradirati poljoprivredne površine i šumske predele.
Pare agresivnih kiselina koje će se koristiti za ekstrakciju litijuma i njegovo prevođenjeulitijum karbonatodlazićeuatmosferu inagrizati zelenipokrivač, a takođe i pluća i kožu, kako ljudi, tako i životinja. Ukoliko se za razaranje silikatne strukture koja prožima jadarit bude koristila fluorovodonična kiselina (HF), da bi se spustila temperatura procesa ili povećala efiksanost ekstrakcije litijuma iz rude, razvijaće se ekstremno toksični gas silicijum tetrafluorid (SiF4), za koji ne postoje nikakva ekološka rešenja za zadržavanje – filteri ili bilo koji drugi zaštitni sistemi, koji će takođe odlaziti u atmosferu i predstavljati stalni visoki rizik po zdravlje ljudi i životinja. Domet tog uticaja može biti i više desetina kilometara, u zavisnosti od pravca i brzine vetra kojim će se opasne materije raznositi putem atmosfere.
Kako se proces tretiranja rude koncentrovanom sumpornom kiselinom odvija na povišenoj temperaturi, neophodno je obezbediti dovoljnu količinu energije za zagrevanje. Dovoljnu količinu energiju moguće je obezbediti ili iz fosilnih goriva koje će se dopremati na mesto tretmana, što će usloviti dodatno zagađenje životne sredine, ili povlačenjem električne energije iz mreže, što će remetiti snabdevanje električnom energijom čitavog region zapadne Srbije, jer se radi o velikom potrošaču struje. Ili će se, s druge strane, povećati proizvodnja struje iz najprljavije vrste uglja – lignita, koji sadrži brojne toksične elemente u sebi (arsen, živu, sumpor, uranijum, torijum, radon, radijum i dr.), obzirom da je lignit izvor za preovlađujući način proizvodnja struje u Srbiji, što će dodantno doprineti već prezagađenom vazduhu čitave Srbije.
Poljoprivreda je privredna grana od koje se oduvek živelo na prostorima Srbije. Obzirom da je predeo na kojem se planira eksploatacija litijuma plodna poljoprivredna zemlja, sa razvijnim voćarstvom i pčelarstvom, ali i čitava dolina Jadra sa najplodnijom zemljom u tom kraju, aktivnosti eksploatacije litijuma će ozbiljno ugroziti ovaj vredan resurs, od kojeg se oduvek živelo na na ovim prostorima, i čija cena će u budućnosti samo da raste, obzirom da obradivo zemljište na globalnom nivou rapidno i nepovratno nestaje zbog klimatskih promena, klizišta, erozija, urbanizacije, industrijalizacije, rudarenja i sl. Otvaranjem ovog rudnika uništiće se sva poljoprivreda u okolini rudnika i duž reke Jadra, ali i šire, zbog kontaminacije vode toksičnim elementima iz same rude i ostacima kiselina i njihovih soli, koje će Jadar učiniti mrtvom rekom. Izlivanja reke koje se inače dešava za vreme velikih voda i prilikom poplava biće, zbog klimatskih promena, sve češće. Zagađene vode iz Jadra će se izlivati u plodna polja njene doline i rasejavati otrove na poljoprivredno zemljište zagađujući ga trajno, a takođe će prodirati u podzemne vode, jer su površinske i podzemne vode povezane. Podzemne vode su važan resurs pijaćih voda i njihovo zagađenje je praktično trajno, jer su u pitanju skoro stajaće vode kojima su potrebni vekovi, pa i milenijumi da se isčiste. Jadar je pritoka Drine u kojoj žive zaštićene vrste. Srbija postaje deficitarna sa pijaćim vodama, zbog prodaje 80% vodoizvorišta stranim kompanijama i zbog kontaminacije površinskih i podzemnih voda raznim toksinima, pesticidima i fekalnom kanalizacijom, ali i prirodnim kontaminantima kao što su arsen ili naftna ulja (što je karakteristično za Vojvodinu), pa se reka Drina i podzemne vode u njenom aluvionu ozbiljno razmatraju za vodosnabdevanje Vojvodine i Mačve. Otvaranje rudnika litijuma kod Loznice ozbiljno će ugroziti reku Drinu. a zatim Savu, koja služi za vodosnabdevanje svih gradova do Beograda, čime će trajno biti ugrožena sva vodoizvorišta za snabdevanje pijaćom vodom gradova duž Save.
Jalovišta koje će nastati za vreme eksploatacije litijuma će predstavljati trajnu ekohemijsku tempiranu bombu, koja će vekovima nakon zatvaranja rudnika predstavljati ozbiljan rizik od ekoloških akcidenata izazvanih popuštanjem brana i zaštita koje će vremenom slabiti, a takođe sa sve intenzivnijim padavinama koje se očekuju u budućnosti zbog klimastih promena jalovina, koja će u sebi sadržati mnoge toksične supstance, izlivaće se na plodna polja u dolini reka Jadra i Korenite, ali i šire. Poznato je da je od ukupne štete zbog poplava u 2014. godini, koja je iznosila oko milijardu i 700 miliona evra, 40% nastalo zbog izlivanja jalovine iz rudnika Stolice koja je zagadila poljoprivredne površine širokih razmera.
Atmosferom će se toksične pare agresivnih kiselina i njihovih nusproizvoda raznositi na šira područja, ugrožavajući zdravlje ljudi, domaćih i divljih životinja, ali stradaće i biljni pokrivač (šume i poljoprivredne kulture) zbog toksičnih efekata i zbog fizičkog nagrizanja biološkog materijala od strane kiselinskih para.
Očekuje se da će posledice rada rudnika u dolini reke Jadar biti pogubne za bližu okolinu rudnika, dalekosežne i trajne, a nastale štete će mnogostruko prevazilaziti mizernu rudnu rentu od 4%, koliko ona iznosi u Srbiji. Čak i da je rudna renta 100%, neisplativo je trajno uništenje vrednog poljoprivrednog zemljišta i vode, koja je odnedavno uvrštena u trgovinu na svestkim berzama i čija cena će takođe u budućnosti rapidno da raste.
Dr Dragana Đorđević, naučni savetnik i rukovodilac Centra izuzetnih vrednosti za hemiju i inženjering životne sredine - NI Institut za hemiju, tehnologiju i metalurgiju, Institut od nacionalnog značaja - Univerzitet u Beogradu
Autorska napomena
Tekst je pisan 2020. godine, objavljen je u zborniku radova "Rudarstvo – opasnosti i izazovi u zaštiti životne sredine" iz 2022. Nastao je kada Rio Tinto nije obelodanio nikakve informacije o tehnologiji u Jadru. Tek u 2022. godini smo došli do konkretnijih podataka, kada smo videli njihovu patentnu prijavu.
Tretman jadarita na 90ºC (danas dostupan podatak sa sajta Rio Tinto Srbija) nije mnogo bolje rešenje od onog na 250ºC jer je koncentrovana sumporna kiselina, koja bi se u Jadru koristilа u količinama od 1.100 tona na dan, opasna i na 20ºC.
Foto: Nebojša Raus/Prviprvinaskali.com
ARHIVA PPNS
Sumporna kiselina – (ne)nerešiv problem
Prvi i osnovni problem, objašnjava profesorka Vera Dondur, jeste velika količina sumporne kiseline koja mora da se upotrebi da bi se razložio jadarit i da bi se u rastvor preveli i litijum i bor.
Upitana da li je moguće napraviti taj proces u Jadru da bi to funkcionisalo, profesorka navodi da taj problem nije rešen.
„Niti je kompanija to rešila, niti ga je bilo ko na svetu rešio da potpuno može da razdvoji litijum od bora i da nema veliki ostatak bora u otpadu, u jalovini. To je vrlo veliki problem”, ističe profesorka.
Profesorka napominje da tehnologija nije jednostavna i da ne može da nadomesti prirodne stvari.
„Na sadašnjem nivou razvoja tog procesa on nije stigao dotle da to može da izvede. Šta mi nemamo, nemamo sigurnost da kompanija raspolaže tehnologijom koja daje pouzdanost tog procesa”, ukazuje Dondur, navodeći činjenicu da se traže i nove metode u kojima mogu da se razlože minerali bez sumporne kiseline.
LITIJUMSKI VILAJET - TAKOVSKA 10, RTS (VIDEO)
STRANICA KOJA SE ČUJE - ZORAN MODLI
PRVI PRVI NA SKALI FB STRANA, TVITER, INSTAGRAM, TREDS
PODRŽI PPNS!
MIHAJLO PUPIN
ARČIBALD RAJS
Komentara: 0