Невесомый тяжеловес

ОБЗОР / АВГУСТ #5_2023
Текст: Ингард ШУЛЬГА / Фото: ТАСС

Колебания стоимости лития временами напоминают ценовые «американские горки», у которых сломались тормоза. Что происходит с рынком металла, который с легкой руки Илона Маска иногда называют нефтью XXI века? И почему будущее атомной отрасли связано с ним не менее прочно, чем перспективы транспорта, IT и телекоммуникаций? Рассмотрим эти и другие занимательные вопросы, связанные с наилегчайшим из металлов.

За два года — ​с конца 2020‑го по конец 2022‑го — ​уровень цен на базовые соединения лития поднялся более чем в 10 раз; по темпам удорожания в этот период литий оставил позади практически все важнейшие стратегические материалы. Правда, за этим последовал обвал его рыночной стоимости на две трети в первые несколько месяцев нынешнего года, после чего возобновилась неровная восходящая динамика. Такие ценовые капризы проявились не впервые: в последние 10−15 лет волатильность цен на литий (с кратными колебаниями) в целом опережала показатели большинства других видов стратегического сырья, включая применяемые в важнейших для лития рыночных нишах (среди них никель, медь, кобальт, алюминий, марганец).

Прогнозы уважаемых аналитических структур относительно дальнейшей траектории цен противоречивы, что неудивительно: этот рынок уже не раз обманывал опытных наблюдателей. Больше принципиального согласия в прогнозе долгосрочной динамики спроса на литий: мало кто сомневается в, как минимум, кратном росте потребления этого металла в ближайшее 10−15 лет.
Спрос
Литий имеет различные применения во многих сферах, однако то же самое, если не больше, можно сказать о целом ряде других веществ, чьи рынки, тем не менее, ведут себя спокойнее. Особенности лития — ​уникальность ряда его свой­ств и незаменимость в некоторых специальных областях применения, которые в нынешнем веке стали резко расширяться и приобретать исключительное значение. Главным образом этим обусловлен рыночный успех сверхлегкого металла.
Свой­ства и природные источники лития
Литий — ​химический элемент с атомным номером 3 и атомным весом 6,94, относящийся к щелочным металлам. Легко ионизируется и окисляется; в силу высокой химической активности в природе в чистом виде практически не встречается. Обладает серебристо-­матовым металлическим блеском, однако чистый металл на воздухе быстро тускнеет из-за окисления. Литий — ​самый легкий среди всех металлов и наименее плотное элементарное вещество, находящееся в твердом агрегатном состоянии при комнатной температуре (он примерно вдвое уступает по массовой плотности воде и более чем в пять раз — ​алюминию). Литий обладает наименьшей механической прочностью среди металлов, находящихся в твердой фазе при комнатной температуре (режется ножом). Отличается максимальной удельной теплоемкостью по сравнению с другими металлами. В своей группе элементов выделяется наивысшими температурами плавления (180,5 °C) и кипения (1330 °C).

Один из изотопов лития — ​6Li — ​уникальный природный стабильный легкий нуклид, чьи атомы делятся тепловыми нейтронами с положительным выходом энергии, подобно некоторым активным изотопам тяжелых элементов (эта энергия, впрочем, в 41−43 раза уступает энерговыделению 233U, 235U, 239Pu). Об изотопном составе лития и некоторых других свой­ствах его нуклидов см. основной текст.

Литий в природе Земли — ​отнюдь не редкий элемент, входящий в несколько десятков наиболее распространенных в земной коре, хотя и следующий с большим отрывом за веществами-­лидерами (содержание в верхней части континентальной коры ~21 грамм на тонну). Литий включен в состав многих пород, но наибольшее практическое значение получили два типа месторождений:

  • рудные на основе сподумена (LiAlSi2O6) — силикатного минерала из группы пироксенов, обычно ассоциируемого с пегматитами;
  • гидроминеральные в виде различных рассолов — ​соляных растворов из соляных озер и подземных водоносных горизонтов, солончаков или геотермальных источников; литий извлекают из них в виде карбоната.
К таким областям применения относятся прежде всего современные аккумуляторы, способные «запасать» электричество посредством химической энергии. Литий используется в катодах литий-­ионных аккумуляторов, однако может применяться и в электролите или анодах некоторых других, перспективных типов электрохимических источников тока. Рынок аккумуляторных батарей (точнее, это несколько технически схожих, но функционально различных рынков) рос взрывными темпами благодаря их повсеместному применению поначалу в компьютерной и телекоммуникационной технике, а затем еще и на транспорте и в энергетике. Именно батареи — ​прежде всего литий-­ионные — ​становятся ведущей областью применения этого металла. Структурные сдвиги произошли и в рыночной нише батарей. Раньше спрос на литий определялся аккумуляторами для компьютерной техники и телефонов; потребности этой ниши возрастали с массовым распространением на границе первых двух десятилетий нынешнего века планшетов и смартфонов. Однако с середины 2010‑х годов пальма первенства перешла к большим батареям для стационарных накопителей энергии (в энергетике и домах), а также для электромобилей. Стремительный рост этих секторов сегодня ведет к доминированию больших аккумуляторов на рынке лития. При этом продолжает расширяться и применение аккумуляторов в электронике и связи. Не удивительно, что спрос на литий со стороны совокупного рынка больших и малых батарей за последние 10 лет вырос примерно втрое и этот сектор стал крупнейшим в отношении массового спроса на литий.

Необходимо отметить, что использование лития в аккумуляторах предъявляет повышенные требования к качеству сырья — ​чистоте литиевых субпродуктов — ​по сравнению с рядом других традиционных сфер его применения, а следовательно, рост удельного веса аккумуляторного рынка требует технологической и структурной перестройки на стороне предложения лития. Этот процесс идет не вполне синхронно с количественным ростом производства лития, что становится дополнительным фактором рассогласования динамики цен и роста глобального предложения лития. Несоответствие усиливается отраслевыми диспропорциями: чрезвычайно высокой концентрацией и монополизацией сферы переработки литиевого сырья (подробнее об этом — ​в следующем разделе).

Второй по размеру сегмент рынка лития, еще в начале века преобладавший над аккумуляторным, — ​производство специальных стекол, прочных и термостойких керамических изделий и глазурей. Некоторые из них хорошо знакомы всем: например, из литийсодержащей керамики и стекол нередко изготавливают панели индукционных плит, дверцы духовок и посуду, способную выдержать резкие перепады температуры (из морозилки — ​в раскаленный жарочный шкаф). Менее известное применение похожей керамики — ​в головных обтекателях ракетно-­космической техники, предназначенной для входа в атмосферу. Соединения лития применяются для производства и других изделий силикатной промышленности в качестве керамического флюса — ​агента, снижающего температуры плавления, размягчения материалов, уменьшающего коэффициенты их расширения и тем самым упрощающего технологии изготовления продукции и улучшающего ее свой­ства. Литий способен придавать стеклам особую прочность и износостойкость, обеспечивать интересную цветовую палитру. В связи с этим он применяется для производства стойких покрытий экранов смартфонов и планшетов, при изготовлении химической посуды, пробирок и мензурок для фармацевтики, флаконов для косметической и парфюмерной продукции, производства стекловолокна, пуленепробиваемых стекол для военной техники. При изготовлении керамики и стекол могут применяться непосредственно природные соединения лития (такие как сподумен, см. Справку «Свой­ства и природные источники лития) или сырьевые полуфабрикаты (карбонат лития).
Прочие сферы применения лития
Литий и его соединения используются в металлургии и строительстве, лазерной технике, дефектоскопии, промышленных системах кондиционирования воздуха, устройствах очистки и регенерации кислорода, осушения газов. Он применяется при производстве резины для шин, смазочных материалов, удобрений, фармацевтических препаратов, ароматизаторов, термопар, пиротехники, осветительных приборов, радиоэлектроники и оптики, ракетного топлива. Литий используется как в виде металла, так и в форме различных соединений, среди которых наибольшее распространение получили карбонат (Li2CO3) и гидроксид (LiOH), применяемые непосредственно или в качестве промежуточных товарных субпродуктов.

В металлургии литий применяется как легирующая добавка к сплавам, в первую очередь с алюминием и магнием, для повышения их качества, а также для получения некоторых металлов. Он используется, в частности, как присадка к электролиту для электрохимического производства алюминия. Литий также может использоваться в составе припоя.

Соль лития и стеариновой кислоты служит основой для производства высокотемпературных смазок. Соли лития также издавна применяются для лечения психических отклонений, в частности, стабилизации состояния пациентов, страдающих маниями, суицидальными расстройствами и т. п.
Особняком стоит использование лития в атомной отрасли, основанное на особых свой­ствах его изотопов. Их получение требует сравнительно небольших объемов природного сырья (вот почему этот сектор практически не зависит от капризов рынка литиевых соединений), но обходится весьма дорого. Семь радиоактивных изотопов и два изомера этого элемента искусственные и ультракороткоживущие (с периодами полураспада и переходов меньше одной секунды); практического применения они не нашли. Иное дело — ​стабильные изотопы лития. Природный металл состоит из двух подобных нуклидов: 6Li, на который приходится ~7,5 %, и 7Li с долей ~92,5 %. В природе встречаются и заметные отклонения от этой пропорции (в отличие, например, от урана, для месторождений которого известен лишь один подобный уникальный случай). Ядерно-­физические свой­ства двух «компонентов» лития диаметрально противоположны: у 6Li сечение поглощения тепловых нейтронов исключительно велико (свыше 900 барн), тогда как 7Li для тепловых нейтронов (но не для быстрых) практически прозрачен (0,03 барн). Эти особенности нашли применение в атомной индустрии.

Например, гидроксид лития, обогащенный по 7Li, используется как реагент, включаемый в теплоноситель многих водоохлаждаемых реакторов для обеспечения их водно-­химического режима. Литий служит действенным нейтрализатором коррозионной активности борной кислоты, которую принято использовать в первом контуре подобных РУ для регулирования в ходе кампании и (или) аварийного гашения реактивности. Нейтронная прозрачность 7Li позволяет ему выполнять свою химическую функцию, не влияя на ядерно-­физические процессы в реакторе.

По той же причине литий, обогащенный по 7Li до уровней свыше 99,99 %, в соединениях с галогенами (прежде всего фтором) признан оптимальным основным компонентом теплоносителя для многих концептуальных реакторов на расплавах солей. Такому выбору благоприятствует не только нейтронная прозрачность 7Li, но и беспрецедентная для металлов теплоемкость лития, лишь на 15 % уступающая воде. Внедрение жидкосолевых реакторов (ЖСР), рассматриваемое сегодня в рамках множества проектов во многих странах, откроет новую рыночную нишу для основного изотопа лития; при этом потребности в нем могут возрасти на один-два порядка.

6Li обычно применяется для получения радиоактивного изотопа водорода — ​трития, используемого для изготовления и поддержания в рабочем состоянии стратегического ядерного оружия, а также в проектах освоения управляемого термоядерного синтеза. Для наработки 3H литиевые мишени облучают в действующих реакторах. Эффективность такой наработки может сильно возрасти при использовании в будущем термоядерных реакторов, отличающихся более мощным потоком нейтронов с высокой энергией. В бланкетах таких реакторов тритий может нарабатываться не только из 6Li, как сегодня, но и на базе 7Li, а следовательно, для этой цели можно использовать природный литий, что дает экономию на обогащении.

Наработанный из лития тритий (с периодом полураспада 12,3 года) при естественном распаде образует стабильный изотоп 3Не. Таким образом, при наработке трития в больших количествах литий служит опосредованным источником почти не встречающегося на Земле (в отличие от Луны) ценного стабильного изотопа, который может применяться в суперкомпьютерной и ускорительной технике, досмотровых системах, магнитно-­резонансной томографии. 3Не также один из перспективных видов топлива для термоядерного синтеза: в отличие от основной для сегодняшних НИОКР в этой области дейтерий-­тритиевой реакции, порождающей сильнейший поток нейтронов, реакция дейтерия с 3Не обеспечивает еще бо́льшую энергию (теоретически легче переводимую в электрическую форму), не образуя при этом нейтронного потока, что уменьшает проблемы радиационной защиты и радиоактивных отходов.

В общем, литий не зря иногда называют «нефтью XXI века» или «белой нефтью». Дело не только в рыночном ажиотаже вокруг него, но и в том, что, подобно углеводородам в последние ~150 лет, литий может стать важнейшим топливным сырьем для энергетики будущего.
Производство литиевых аккумуляторов в Ичуне, Китай
Предложение
За неполные 10 лет мировая добыча лития возросла более чем в четыре раза: с ~30 тыс. тонн в год в 2013—2015 годах до ~130 тыс. тонн в 2022 году. При этом рост потребления на отдельных этапах опережал даже стремительное увеличение производства: например, в 2022 году добыча выросла на 21 %, а потребление — ​на 41 % (что поддержало взлет цен, о котором говорилось выше). Добыча и переработка лития высоко концентрированы как по государствам, так и по компаниям и месторождениям. Основные страны происхождения добываемого лития — ​Австралия (около половины мировой добычи в 2022 году), Чили (~30 %), Китай (~15 %), Аргентина (~5 %). Крупнейшие компании, разрабатывающие литиевые ресурсы: американская Albemarle, чилийская SQM, китайские Ganfeng Lithium и Tianqi Lithium, австралийские Pilbara Minerals и Mineral Resources, а также корпорация, которая возникнет после планируемого в нынешнем году слияния аргентино-­австралийской Allkem и американской Livent. Десяток месторождений, контролируемых по отдельности или совместно перечисленными компаниями, дают подавляющую часть мирового лития: четыре из них находятся в Австралии, три — ​в Южной Америке, три — ​в Китае. Еще более сосредоточено производство товарных субпродуктов на основе лития: порядка 2/3 переработки принадлежит китайским компаниям, бо́льшая часть оставшейся трети сосредоточена в Чили и Аргентине.

Среди главных месторождений лития австралийские относятся к рудным, южноамериканские — ​к рассольным (см. Справку «Свой­ства и природные источники лития»), а в Китае разрабатываются оба типа сырья. Одна из тенденций развития сырьевой базы лития с начала нынешнего века — ​рост значения рудной добычи. Поворот произошел в первую очередь за счет почти пятикратного увеличения за последние 10 лет добычи на рудниках Австралии, вследствие чего этот материк вытеснил с первой позиции на мировом рынке Южную Америку, существенно опередив ее. Освоение рудного месторождения стóит дороже, но при этом позволяет быстрее пройти путь от запуска проекта до поставки товарных партий продукции, что на фоне быстрого увеличения спроса на литий дает преимущество инвесторам в подобные активы.

Объем добычи лития растет быстрее, чем его геологические запасы (обеспечиваемые углубленным изучением ресурсов): в частности, в минувшем десятилетии запасы расширились менее чем на 1/3, в то время как добыча выросла в ~2,5 раза. По запасам лития к началу 2023 года лидировали Чили (~36 % мирового объема), Австралия (24 %), Аргентина (~10 %) и Китай (~8 %) — ​то есть без малого 80 % приходится на государства с наиболее активными добычей и геологоразведкой лития. Иначе обстоят дела с геологическими ресурсами лития, которые, по данным Национального информационного центра по минеральным ресурсам США (NMIC), в глобальном масштабе оцениваются в 98 млн тонн. Наряду с упомянутыми странами — ​лидерами добычи лития, такими как Аргентина, обладающая вторыми в мире ресурсами (20 млн тонн), Чили (11 млн тонн, 3‑е место), Австралия (7,9 млн тонн, 4‑е место) и Китай (6,8 млн тонн, 5‑е место), ряд государств, не играющих роли на сегодняшнем рынке лития, располагают, тем не менее, внушительными ресурсами этого металла. К таким относятся, прежде всего, Боливия (21 млн тонн, 1‑е место), Германия (3,2 млн тонн, 6‑е место), Демократическая Республика Конго (3 млн тонн, 7‑е место), Канада (2,9 млн тонн, 8‑е место). Интересно, что сравнительно скромно выглядящая по ресурсам и запасам лития Бразилия занимает 5‑е место в мире по его добыче.

Специфический рыночный сегмент, где объем продукции на порядки ниже рынка природного лития (максимум несколько тонн), но настолько же выше ее стоимость — ​поставка стабильных изотопов лития. При этом 6Li — ​стратегическое сырье и производится некоторыми государствами в основном не для коммерческих целей, а 7Li (возникающий нередко как побочный продукт производства 6Li) рассматривается, в числе прочего, как товарный продукт. Хотя есть опыт применения разных способов разделения естественных нуклидов лития, ведущим промышленным методом остается химобменный, эффективный и для ряда других легких изотопов. Он состоит в неравномерном распределении 7Li и 6Li между двумя жидкостями, содержащими соединения лития: водным раствором (где постепенно возрастает концентрация атомов 7Li) и амальгамой. Недостаток этого способа заключается в необходимости обращения с большими объемами ртути (тысячи тонн для крупного производства) и утилизации загрязненных ею побочных продуктов, что чревато рисками для персонала и окружающей среды. Отдельная проблема — ​ликвидация наследия такого производства, действовавшего в ряде стран не одно десятилетие. Наиболее масштабные мощности, использующие эту технологию, были построены в США (где их уже закрыли) и в России (часть их сохранилась на Новосибирском заводе химических концентратов — ​НЗХК). Российское производство обеспечивает подавляющую часть новопроизведенного 7Li, поставляемого на мировой рынок (сотни килограммов); практически единственный альтернативный поставщик — ​Китай. То есть рынок разделения изотопов лития отличается еще большей концентрацией, чем поставка металла природного изотопного состава.
Завод китайской компании Zhejiang Huayou Cobalt по производству лития на руднике «Аркадия» в Зимбабве
Перспективы
Как уже говорилось, рынок батарей стал основной движущей силой спроса на литий. Прогнозы различных экспертных структур согласны в том, что роль этого сегмента продолжит увеличиваться. Например, Международное энергетическое агентство (МЭА) предполагает, что к 2040 году на батареи будет приходиться до 9/10 спроса на литий. Быстрый рост рынков электромобилей, систем промышленного и бытового накопления энергии, электроники сам по себе увеличивает спрос на литий, а технологическое развитие химических источников тока дополнительно стимулирует спрос на этот металл в разных формах. Потребление лития растет быстрее, чем использование других базовых материалов, применяемых в аккумуляторах — ​потому, среди прочего, что применение в них лития почти не имеет альтернативы: к примеру, известны конструкции транспортных батарей, обходящиеся без одного-двух обычных веществ (никеля, кобальта, марганца или графита), но не лития. Мало того, в некоторых перспективных конструкциях литий получает дополнительное применение. Так, в преобладающих сегодня конструкциях батарей литий входит в состав катода, тогда как анод сделан чаще всего из более дешевого графита; однако уже внедряются батареи, в которых литий применяется в аноде — ​в частности, в форме соединения с титаном. Спрос на литий может получить дополнительный импульс и в случае коммерческого успеха другой многообещающей конструкции — ​твердотельных аккумуляторов (ASSB), которые безопаснее обычных и приблизительно на 2/3 превосходят их по емкости. В этой разновидности литий-­ионных батарей, недавно вышедшей на рынок, используется твердый электролит, а литий входит в состав анода, где он применяется в металлической форме, то есть в наиболее плотном виде.

Не только спрос на батареи определяет конъюнктуру лития; есть и обратное влияние: ситуация на рынке лития оказывает встречное воздействие на рынки батарей. С начала 2010‑х годов себестоимость литий-­ионных аккумуляторов снизилась приблизительно на порядок, в то время как стоимость лития, напротив, выросла. Следовательно, доля лития в себестоимости батареи в среднем увеличилась, а значит, усилилась корреляция между стоимостью лития и конечной продукции — ​аккумулятора. В каждой батарее для электромобиля используется 5−15 кг лития (3−6 % веса батареи; однако доля лития в объеме заметно больше); рост стоимости лития вдвое может вызвать удорожание батареи более чем на 5 % (вспомним десятикратный рост цен в прошлом году). По этим причинам усиливаются стимулы к экономии лития при создании и производстве аккумуляторов.

Тем не менее потенциал дальнейшего роста спроса на литий в одном лишь секторе батарей огромен: в обозримом будущем рынки электромобилей и стационарных накопителей энергии увеличатся на порядок. Синхронно с ними будет расти и спрос на литий. Так, по оценке МЭА, для достижения согласованных странами ООН целей устойчивого развития необходимо до 2030 года увеличить потребление лития в шесть раз, а к 2040 году — ​почти в 16 раз. И даже если развитие глобальной экономики продолжится по нынешней траектории (то есть, среди прочего, со значительным отставанием в развитии технологий «зеленой» энергетики от наметок Парижского соглашения по климату), спрос на литий все равно вырастет к 2030 году более чем в три раза, а к 2040 году — ​в пять раз.

Рынок лития меняется не только количественно, но и структурно. Например, для производства аккумуляторов электромобилей наиболее широко применяется карбонат лития, однако постепенно расширяется использование в этом сегменте гидроксида лития, необходимого, в частности, для батарей с высоким содержанием никеля в катоде, внедрение которых началось с рыночного сегмента дорогих электромобилей. Кроме того, распространение аккумуляторов ASSB расширит применение металлического лития. Увеличение спроса на определенные формы лития требует адаптации его производственной базы. В некоторых случаях она происходит сама по себе: так, отмеченное выше расширение добычи лития из сподумена благоприятствует росту поставок на рынок гидроксида лития, поскольку при этом типе разработки технологическая схема короче, чем при добыче лития из рассолов (из нее исключается производство карбоната).

С 2010‑х годов наблюдается существенный рост объема инвестиций в проекты добычи лития, в том числе в сравнении с капиталовложениями в поставку ряда других ключевых металлов, используемых в энергетике. Ведущие поставщики реализуют проекты радикального расширения мощностей. В частности, на крупнейшем в мире предприятии по извлечению лития из рассолов («Салар де Атакама» в Чили) и крупнейшем руднике («Гринбушез» в Австралии) реализуются проекты, способные увеличить мировую добычу лития более чем на 2/3.

Подобные инвестиции уже приносят плоды в виде быстрого, временами скачкообразного увеличения мировой добычи: например, в 2018 году добыча выросла почти на 90 %, в 2021 году — ​без малого на 30 %, в 2022 году — ​на 21 %. Рассогласование столь значительных скачков и следующих за ними периодов стабилизации или даже снижения производства (как было, например, в 2015 и 2019 годах) с неравномерными темпами роста потребления (чего стоят, например, пандемийные годы!) неминуемо подливает масла в огонь волатильности рынка лития. В последнее время эта рассинхронизация проявилась особенно наглядно, когда значительный рост производства первоначально отстал от скачка вверх потребления (что привело к упомянутому многократному росту цен), а в нынешнем году, наоборот, возник переизбыток предложения на фоне завышенных ожиданий дальнейшего увеличения спроса. Это вызвало откат цен на литий.

Ряд экспертов ожидают в 2023 году продолжения «холодного душа» для недавно разогретых цен на литий; но что нас ждет в более отдаленной перспективе? Массированные инвестиции в добычу, предопределяющие дальнейший рост производства в ближайшие годы, очевидно, позволят избежать серьезного дисбаланса спроса и предложения в этот период. Однако выполнение Парижского соглашения по климату, обязательства по которому приняли почти все страны, требует дополнительно ускорить развитие низкоэмиссионных энергетических технологий, включая электромобили и накопители энергии. При ужесточении во многих странах климатической политики с целью наверстать отставание в реализации Парижского соглашения, рост спроса на литий может ускориться еще больше (как предполагает, например, второй, предпочтительный сценарий МЭА); в этом случае осуществленных и запланированных инвестиций может оказаться недостаточно, и до конца десятилетия потребуются новые мегапроекты по расширению производства. Помимо этого, в ближайшее время необходимы новые инвестиции в увеличение запасов лития, чей прирост, как отмечалось, существенно отстал от темпов наращивания добычи.

Перспективы кратного увеличения предложения на рынке лития связаны не только с дальнейшим развитием его традиционных источников, но и с освоением непривычных технологий и ресурсов, которым все больше экспертов и инвесторов прочат большое будущее. Среди многообещающих методов добычи рассматриваются прямая экстракция лития из рассолов; разработка рапы геотермальных источников; извлечение лития из рудного сырья с низким содержанием металла или из хвостов добычи различных полезных ископаемых. В частности, о перспективах прямой экстракции свидетельствуют число и репутация многих компаний, участвующих в проектах исследования или реализации этого метода; среди них: Albemarle, SQM, Allkem, Rio Tinto, General Motors, Renault, Livent, Stellantis, Battery Metals, Lake Resources, Vulcan Energy, Standard Lithium, Summit Nanotech и другие. Суть этой технологии (точнее, группы принципиально схожих технологий) — ​в прямом извлечении соединений лития из рассолов без предварительного выпаривания из них воды (крайне длительного, занимающего больше года процесса, применяемого на крупнейших действующих месторождениях) и фракционирования полученных осадков. По сравнению с распространенными вариантами добычи из рассолов, такая технология позволяет сильно ускорить процесс получения лития, снизить потребление воды и существенно сократить производственные площади, которые на действующих предприятиях занимают гигантские пространства, усугубляя экологические проблемы добычи лития. Преимуществом перед рудной добычей может стать экономия энергии при некоторых вариантах прямого извлечения.

Хотя прямая экстракция лития, изучение которой началось более 50 лет назад, до сих пор применяется в лучшем случае на опытно-­промышленных объектах и требует доработки для экономически целесообразного масштабирования, многие возлагают на данный метод большие надежды. Примером может служить объявленный в апреле нынешнего года президентом Чили Габриэлем Боричем план национализации второй в мире литийдобывающей индустрии с последующим переходом на технологию прямой экстракции лития, что должно обеспечить прорыв в решении накопившихся экологических проблем в этом секторе и подчистить «углеродную карму» страны.

Еще один перспективный сегмент отрасли — ​вторичный рынок лития, включающий, в первую очередь, его извлечение из отслуживших аккумуляторов. Пока этот сектор играет несущественную роль (менее 1 % предложения лития), что отличает его от аналогичных сегментов на рынках некоторых других стратегических материалов. Первые бизнесы по утилизации лития появились более 30 лет назад, но с тех пор оставались единичным явлением. Однако в самое последнее время развитие вторичного рынка стало ускоряться: так, по данным NMIC, в 2021 году около 25 компаний в США, Канаде и Европе (основные регионы развития этого сектора) занимались поставкой лития из вторичных источников, а год спустя их число увеличилось в четыре раза. Таким образом инвесторы реагируют на проблему стремительно нарастающего объема отработавших батарей, грозящего экологическими последствиями, которых не могут не замечать развитые страны. Действующее в них строгое природоохранное законодательство заставляет вводить нормы позитивного и негативного стимулирования бизнеса с целью сокращения объема бывших в употреблении батарей, их глубокой переработки. Например, в Евросоюзе рассматриваются требования утилизации батарей, предполагающие при производстве новых аккумуляторов довести к 2030 году долю лития из вторичных источников до 4 %, обеспечив при этом извлечение из переработанных батарей не меньше 35 % лития. В общем, есть основания думать, что в ближайшем будущем появится полноценная индустрия утилизации вторичных источников лития, которая получит заметное место на рынке этого металла.

Накопления отработавших батарей — ​лишь один из примеров конфликта литиевой отрасли с окружающей средой. Эта отрасль служит развитию новейших «зеленых» технологий производства и потребления энергии в глобальном масштабе, но в то же время порождает серьезные локальные экологические проблемы. В частности, добыча лития несет более серьезные риски утечки в окружающую среду токсичных веществ, чем производство многих других металлов, используемых в «чистой» энергетике. Причем упомянутый рост роли в отрасли рудной добычи лития увеличивает риски на порядок. Далее, разработка рудного сырья требует кратно бóльших объемов искусственной энергии, чем при выпаривании рассолов (при котором используется по существу бесплатная энергия Солнца). Наконец, процесс получения лития и его субпродуктов нуждается в огромных объемах воды — ​гораздо бóльших, чем производство ряда других критически важных материалов; словно бы в насмешку природа разместила важнейшие месторождения лития в крайне засушливых районах (например, пустыня Атакама в Южной Америке, где расположено крупнейшее подобное производство, считается самой сухой на Земле). Очевидно, что многократный рост объемов добычи лития ведет к обострению перечисленных проблем на фоне тенденции к монетизации экологических издержек; все это в итоге отражается на себестоимости лития. Вот почему, как было показано на ряде примеров, ключевые на этом рынке инвесторы и государства обращают все большее внимание на альтернативные технологии получения лития, без которых до последнего времени успешно обходились.

Совсем другие факторы будут определять развитие рынка стабильных изотопов лития, практически не зависящего от конъюнктуры рынка природного металла. Возможная коммерциализация в ближайшие десятилетия жидкосолевых реакторов (третья в истории действующая экспериментальная конструкция такого рода недавно появилась в Китае) может увеличить глобальные потребности в 7Li на один-два порядка. Это требует внедрения более экологичных способов разделения нуклидов лития. Не исключено, что подобные возможности откроются, например, с освоением технологии изотопного разделения с помощью лазеров (такие коммерческие мощности в недалеком будущем, возможно, появятся в США), внедрением химобменной схемы с применением альтернативных ртути растворителей (например, органических соединений) или приспособлением центрифужных технологий к разделению сверхлегких нуклидов. В частности, Шанхайский институт прикладной физики Китайской академии наук, реализующий в КНР программу создания жидкосолевых реакторов, осваивает метод получения с помощью центрифуг высокообогащенного (не менее 99,99 %) 7Li. Промышленное внедрение этого способа, при его приемлемой себестоимости, позволило бы решить проблему беспрецедентного наращивания поставки стабильных изотопов лития по экологически чистой схеме.

Подводя итоги, можно констатировать, что в обозримом будущем как минимум сохранится тенденция кратного увеличения спроса и предложения лития, а при реализации предпочтительных для международного сообщества сценариев развития сфер производства и потребления энергии возможен рост данного рынка на порядок в течение ближайшего десятилетия. Из опыта предыдущих лет, из логики развития этого и сопряженных с ним рынков, из предполагаемых перспектив освоения ряда новых технологий следует, что продолжится периодическая рассинхронизация роста спроса и предложения — ​более значительная, чем на рынках многих других видов сырья. А потому весьма вероятно повторение в среднесрочной перспективе экстремальных изменений цен и объемов спроса и предложения.
Литий: мал, да удал
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ