Ученые добудут литий для аккумуляторов из пластовых вод с помощью растений

Литий — рассеянный элемент с ограниченной способностью к концентрации в самостоятельных месторождениях. Потребность в литии постоянно увеличивается с развитием электротранспорта и автономных накопителей энергии. По различным оценкам, мировой спрос на литий — основной элемент литий-ионных батарей — может вырасти в 2,5 – 3 раза в ближайшие пять лет. При этом традиционные источники металла очень ограничены и сосредоточены в уникальных месторождениях литиевых руд Австралии и солончаковых озерах Китая, Чили, Аргентины.

«В России создание отечественных добывающих производств лития позволит снизить серьезную зависимость от импорта и удовлетворить растущий спрос на этот металл на внутреннем рынке. Уже сегодня производство литий-ионных аккумуляторов, использующихся в смартфонах, ноутбуках, автомобилях и других устройствах, требует более 80% от всего объема добываемого лития», — отметил профессор Губкинского университета Владимир Винокуров.

В качестве источника лития ученые Губкинского университета исследовали пластовые воды нефтегазовых месторождений — подземные воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород. Их попутно добывают при разработке месторождений нефти и газа.

Такие воды могут залегать в нефтегазоносном пласте с момента отложения древнего осадка, проникать с течением времени извне благодаря атмосферным осадкам, подпитке рек и морей или появляться другими путями.

Минерализация пластовых вод растет с глубиной их залегания. Кроме неорганических веществ, воды нефтяных месторождений могут содержать бактерии, придающие жидкости различную окраску — розовую, красную, молочную.

Соцветие рапса в растворе пластовых вод Ковылкинского месторождения / © Пресс-служба Губкинского университета

Пластовые воды добываются при разработке месторождений. Доля воды в поднимаемой на поверхность жидкости довольно высока (для месторождений России — от 20% до 98%) и зависит от обводненности конкретного месторождения. Отделенная от нефти вода обычно закачивается обратно в тот пласт, из которого была извлечена. Пластовые воды богаты минеральными солями, однако до сих пор технологии их переработки почти не изучены.

Исследователи оценили способность различных растений впитывать литий из водных растворов солей. Эксперименты подтвердили, что для извлечения лития подходит рапс. Растения выращивались на смеси пластовых вод и обычного питательного раствора, накапливая в процессе роста ценный металл в листьях и стебле.

«Извлечение лития из готовой биомассы менее затратно, чем его добыча из традиционных месторождений. Учитывая, что Россия закупает литий исключительно за рубежом, это создает риски для развития отечественной промышленности. Биотехнологический метод добычи лития с помощью растений позволит задействовать уже имеющуюся инфраструктуру нефтегазовых предприятий, не требуя строительства дорогостоящих установок. Это направление перспективно», — подчеркнул Владимир Винокуров.

На следующем этапе ученые планируют продолжить исследования оптимальных параметров использования биотехнологического метода добычи лития. Цель – создать технологическую схему процесса и приступить к пилотным и опытно-промышленным испытаниям.