- Elektrikli araç bataryalarına talep artarken, USGS öncülüğündeki bir araştırma Arkansas’ın güneybatısındaki Smackover formasyonu tuzlu sularında 5 milyon ila 19 milyon ton lityum bulunma olasılığını tahmin etti
- Ticari olarak geri kazanılabilirse bu miktar, 2030’da otomobil bataryaları için öngörülen küresel lityum talebini 9 kattan fazla karşılayacak ölçekte
- Araştırma ekibi, su numunesi analizlerini makine öğrenimi ile birleştirerek mevcut numune bulunmayan bölgeleri de kapsayan bir lityum dağılım haritası oluşturdu
- Bu rakamlar yerinde mevcut miktar değerlendirmesi niteliğinde; modern tuzlu sudan lityum çıkarma teknolojileriyle gerçekte ne kadarının geri kazanılabileceği henüz değerlendirilmedi
- Petrol ve gaz üretimi sürecindeki tuzlu su atığı akışlarından lityum elde edilebilirse, bu ABD’nin ithalat bağımlılığı ve batarya tedarik zinciri tartışmalarını doğrudan etkileyebilir
Arkansas Smackover formasyonunun lityum potansiyeli
- USGS öncülüğündeki araştırma, Arkansas’ın güneybatısının altındaki Smackover formasyonu tuzlu sularında 5 milyon ila 19 milyon ton lityum bulunduğunu tahmin ediyor
- Ticari olarak geri kazanılabilirse, 2030’da otomobil bataryaları için öngörülen küresel lityum talebini 9 kattan fazla karşılayabilir
- USGS, Arkansas’ın güneyinde petrol ve tuzlu su atığı akışlarıyla birlikte yüzeye çıkan lityumun tek başına, ABD’nin şu anda tahmin edilen lityum tüketimini karşılayabileceğini tahmin ediyor
- En düşük tahmin olan 5 milyon ton bile International Energy Agency’nin 2030’da elektrikli araçlara yönelik küresel lityum talebi öngörüsünün 9 katından fazla
Araştırma yöntemi ve veriler
- Araştırma, USGS ile Arkansas Department of Energy and Environment bünyesindeki Office of the State Geologist iş birliğiyle yürütüldü
- USGS Brine Research Instrumentation and Experimental lab, Arkansas numunelerini analiz etti ve bunları hidrokarbon üretimi sırasında elde edilmiş geçmiş su numunesi verileriyle karşılaştırdı
- Karşılaştırmada USGS Produced Waters Database verileri kullanıldı
- Makine öğrenimi modeli, tuzlu sudaki lityum konsantrasyonunu jeolojik verilerle birleştirerek bölge genelindeki toplam lityum konsantrasyonunu tahmin eden bir harita oluşturdu
- Lityum numunesi bulunmayan bölgeler de tahmin kapsamına dahil edildi
- Araştırma sonuçları Science Advances’ta yayımlandı; makaleye https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp8149 adresinden ulaşılabilir
Jeolojik arka plan ve geri kazanılabilirliğin sınırları
- Smackover formasyonu, eski bir denizin kalıntısı olup gözenekli ve geçirgen kireçtaşı jeolojik birimlerinden oluşur; Arkansas, Louisiana, Teksas, Alabama, Mississippi ve Florida’nın bazı bölümlerinin altına uzanır
- Bu formasyon Jura jeolojik döneminde oluştu ve petrol ile brom yataklarıyla biliniyor
- Son dönemde, derin tuz birikimleriyle ilişkili yüksek tuzlulukta su olan tuzlu su içindeki lityum potansiyeliyle de dikkat çekiyor
- Bu tahmin, Arkansas’ın güneybatısındaki Smackover formasyonunda bulunan toplam çözünmüş lityumu ilk kez hesaplıyor
- Araştırmacı Katherine Knierim, bu rakamların yerinde mevcut miktar değerlendirmesi olduğunu ve tuzlu sudan lityum çıkaran modern yöntemlerle teknik olarak geri kazanılabilecek miktarın hesaplanmadığını belirtti
ABD lityum arzı ve kritik mineraller bağlamı
- Lityum, batarya üretimi için gerekli bir kritik mineral ve elektrikli ile hibrit araçlara geçiş güçlendikçe talebin artmaya devam etmesi bekleniyor
- ABD, lityumun %25’inden fazlası için ithalata bağımlı
- USGS Director David Applegate, lityumun enerji dönüşümünün temel minerallerinden biri olduğunu; ABD içindeki üretimin artırılmasının ithalatın ikamesi, istihdam, imalat ve tedarik zinciri dayanıklılığı açısından sonuçları olduğunu belirtti
- USGS, 1879’dan bu yana jeoloji, enerji ve mineral kaynakları hakkında bilimsel bilgi sağlıyor; ayrıca Energy Act of 2020 kapsamındaki hükümet düzeyinde List of Critical Minerals listesini sürdürme rolünün bir parçası olarak ABD lityum üretimini, talebini ve ithalatını izliyor
1 yorum
Hacker News yorumları
Makalenin yöntem bölümüne bakınca hangi makine öğrenmesi algoritmasının kullanıldığı biraz daha ayrıntılı görünüyor.
Güney Arkansas genelindeki Smackover Formation tuzlu sularında lityum konsantrasyonunu tahmin etmek için bir RF makine öğrenmesi modeli oluşturmuşlar; kuyulardan alınan tuzlu su örneklerine açıklayıcı değişkenler eklemişler, kuyu bazında tahmin ve performans değerlendirmesi için RF’yi ayarlamışlar, ardından Smackover Formation’ın Reynolds oolite birimi genelinde mekânsal olarak sürekli bir lityum konsantrasyonu haritası üretip değişken önemini ve etkilerini incelemişler.
İlk ayarlamada R’nin tidymodels framework’üyle XGBoost, k-en yakın komşu ve random forest denenmiş; random forest tutarlı biçimde daha yüksek doğruluk ve daha düşük sapma gösterdiği için nihai modelde kullanılmış. Düzgün ayarlansaydı XGBoost’un da benzer sonuçlar vereceğini düşündüğümden, random forest’ın daha iyi çıkması ilginç.
Bu alanda uzun geçmişi ve uzamsal anizotropi gibi hiperparametreler nedeniyle kriging/co-kriging, yani Gauss süreçleri daha yaygın kullanılır. Ancak kriging’in süreksiz girdileri ele alması epey zordur; random forest ise çok daha hoşgörülüdür. Ayrık değerler için bir kovaryans modeli ya da girdi değişkenleri arasındaki ilişkilere dair bir kovaryans modeli kurmaya gerek yoktur.
Birkaç gün önce de "Why do Random Forests Work? Understanding Tree Ensembles as Self-Regularizing Adaptive Smoothers" üzerine konuşulmuştu.
https://arxiv.org/abs/2402.01502
https://news.ycombinator.com/item?id=41873968
https://en.wikipedia.org/wiki/Random_forest
Yine de pratikte, küçük ve gürültülü verilerde bile genelde böyle bir eğilim var gibi görünüyor. Daha iyi ayarlansaydı XGBoost’un yine de kazanacağını düşünüyorum. Makalede yazarların aşırı uyumdan endişe ederek optimal olmayan bir hiperparametre kümesi seçtiği yazıyor; aynı mantıkla optimal olmayan bir model türü de seçmiş olabilirler.
Nevada’da da büyük lityum yatakları var ve madenciliğe hazırlık sürüyor.
General Motors, Thacker Mine üretimine garantili erişim için 650 milyon dolar yatırdı. Burası, I-80’in Nevada’daki Winnemuca’dan geçerken etrafından dolaştığı dağlık bir kalderada yer alıyor; en yakın yerleşim Mill City, NV ve I-80 ile ana demiryolu hattının yanında olmasına rağmen hayalet şehir olarak listelenmiş.
Maden sahası, Google Street View’da görünmeyen bir toprak yol boyunca Mill City’den yaklaşık 12 km uzakta. Google Earth’te Mill City yakınlarında geliştirme izleri görünüyor; treyler parkı ve kamyon durağına benziyor. Madene giden yol yakın zamanda tesviye edilmiş gibi, ama maden sahasında henüz hiçbir şey yok.
Maden yeri olarak fena değil. En az 10 km içinde komşu yok; 15 km içinde ise iyi yol ve demiryolu erişimi var.
https://en.wikipedia.org/wiki/Thacker_Pass_lithium_mine
"Katran kumlarını durdurmak istiyorsan gerçekten katran kumlarını durdurmalısın; başka bir yerde bir dağı patlatıp bunun katran kumlarının sonunu getirmesini ummamalısın."
https://maxwilbert.substack.com/p/the-long-shadow-of-the-tar-sands
Google Maps’te Thacker Mine’ı aratınca 40.58448942010599, -117.8912129833345 çıkıyor; dediğiniz gibi I-80 ve Mill City yakınında ve ortada hiçbir şey yok. Ancak Wikipedia, McDermitt Caldera için 41.70850912415866, -118.05475061324945 diyor; Mill City’ye ya da I-80’e hiç yakın değil. Bu durumda Google’a güvenmemek daha iyi olabilir.
Kısa vadeli enerji altyapısı için iyi bir sonuç olacaktır, ama hammadde elde etmek için geniş arazileri kazımanın bir bedeli olacaksa insanın içi hep karışıyor.
Bu bölgedeki diğer endüstrilerin atık su tuzlu su verilerine dayanarak ne kadarının modellenebildiği de ilginç; gerçekten lityum çıkarılmaya başlanırsa, makine öğrenimi tahminlerinin doğru çıkıp çıkmadığı çok şey gösterecek.
Asıl makaleyi okumaya ayırabildiğim zaman sınırlı olduğu için anlayamadığım nokta, tahmini rezervlerin büyük kısmını çıkarmak için nasıl bir yöntemin gerekeceğiydi. Tuzlu su işleme yeterliyse, önce tüm örtü tabakasını açık ocak madenciliğiyle kaldırmaktansa dışsallıkları kontrol etmek daha kolay olabilir.
Bu yüzden yenilenebilir enerjiye ve bataryalara geçildiğinde net madencilik miktarı aslında azalabilir. Elbette lityum madenciliğini temiz ve sorumlu biçimde yapmak önemli; özellikle insanların yaşadığı yerlere yakınsa daha da öyle. Ama hâlihazırda çok daha büyük ölçekte çıkardığımız diğer maddelerle karşılaştırınca, gelecekte ne kadar lityum çıkarırsak çıkaralım bu denizde bir damla düzeyinde kalır.
Üstelik çıkarılan lityum tekrar tekrar kullanılabilir ve geri dönüştürülebilir. Bir kez dolaşıma girdikten sonra sürekli yeniden kullanılacaktır. Batarya teknolojisi ve üretim süreçlerindeki iyileştirmeleri de hesaba katınca, bugün dolaşımda olan miktarın ileride geri dönüştürüldüğünde daha büyük bir batarya kapasitesini karşılaması çok muhtemel. Geri dönüşümde kaçınılmaz kayıplar olsa bile bu böyle.
Lityum geri dönüşüm süreçleri zaten iyi çalışıyor; sadece bugün kullanılan lityum bataryaların çoğu hâlâ çok yeni ve geri dönüşüm zamanına uzak olduğu için büyük ölçekli geri dönüşüm neredeyse yok. Hatta batarya ömründeki iyileşmeler yüzünden büyük ölçekli geri dönüşüme ihtiyaç duyulacak zaman giderek erteleniyor.
Çıkarma yöntemi, yatağın bileşimine, tuzlu su mu yoksa başka bir form mu olduğuna ve hangi başka maddelerin bulunduğuna büyük ölçüde bağlı. Az miktarda lityum içeren tuzlu sular, kaya bileşimleri, killer vb. çok çeşitlilik gösteriyor.
Bu tuzlu su madenciliği; yani "maden" temelde derin bir su kuyusu. Lityum kireçtaşının kendisinde değil, kireçtaşı gözeneklerindeki suda görece yoğunlaşmış durumda.
Çoğu durumda mevcut petrol ve gaz üretimi sırasında Smackover Formasyonu'nun tuzlu suyu zaten üretiliyor, ancak petrol ayrıldıktan sonra tuzlu su tekrar enjekte ediliyor. Fikir, bu tuzlu suyu tutup buharlaştırarak lityum üretiminde kullanmanın daha iyi olacağı yönünde.
Genellikle büyük buharlaştırma havuzları gerekse de bu açık ocak madenciliği değil.
Alüminyum, demir, bulaşık deterjanı ve sofra tuzu için de aynı korkuyu duyup duymadığınızı merak ediyorum. Ölçek açısından, mevcut ve önerilen tüm lityum madenleri madencilik standartlarına göre çok küçük.
Lityumun baştan beri önemli sayılacak kadar nadir olup olmadığını bilmiyorum. Salton Sea'de de birkaç yıllık talebi karşılayacak kadar lityum olabileceğini okumuştum.
Gözleme göre önemli olan lityumun var olup olmaması değil, onu nasıl ucuza ticari ürüne dönüştürebileceğiniz. Çoğu amaç için bu sonunda çevre düzenlemelerinin olmadığı yerlerde madencilik yapmaya varıyor.
Bu sektörde, daha doğrusu sert kaya madenciliği tarafında çalışıyorum.
Lityum arzının kendisi sorun değil. Avustralya'da bol var ve piyasada arz fazlası da var. Mevcut lityum fiyatlarına bakmanız yeterli.
Asıl sorun dönüştürme sürecinde. Tesislerin çoğu Çin'de. Lityum karbonata dönüştürecek rafineri tesisleri kurarsanız Avustralya bunu dolduracaktır.
O kadar mineral ve güneş ışığıyla harika bir kombinasyon. Saul Griffith'e teşekkürler.
Mobile Basin'de madencilik yapılmamasını umuyorum. Orası Kuzey Amerika'nın biyolojik çeşitlilik açısından en zengin ekosistemlerinden biri.
https://www.youtube.com/watch?v=8j9coyJeB4Q
Dünyadaki yeniden ormanlaşma neredeyse tamamen 20. yüzyılda hanelerin odundan kömüre geçmesinin sonucudur.
Pax Americana'nın kaybedebileceğimiz bir dönem olduğunu artık fark edip madenciliğe ve kalkınmaya yeniden başlama zamanı.
Ah, mekânsal otokorelasyon, eski dostum.
Çok iyi bir çalışma, ama genelde potansiyel modelleri bu şekilde kurulmaz. Daha doğrusu artık bu şekilde doğrulanmaz. Yine de USGS'nin bu alana yeniden ayak basmaya başlamasını görmek güzel. USGS ve GSC uzun süre bu alanın öncüleriydi, ancak son 5-7 yıldır bırakmışlardı.
Lityum o kadar çok bulunur da fiilen bedava hale gelirse batarya maliyetleri ciddi biçimde düşer mi? Şu anda lityum arzı üretimi sınırlıyor mu?
China'nın bu alanda lider olmasının nedeni ne çok bol rezerve sahip olması ne de teknolojisinin inanılmaz olması; tüm sürece giren elektrik üretiminin dışsallıkları dahil çevresel dışsallıkları tamamen görmezden gelmeye istekli olması. Bu yüzden Çin menşeli lityumun fiyatı düşük ve benzer "avantajları" ya da yeni ve etkileyici bir teknolojisi olmayan ülkelerin rekabet etmesi fiilen zor
ABD'de çevre düzenlemeleri, elektrik üretim maliyetleri ve işçilik maliyetleri nihai ürünün fiyatını yukarı çekerek onu hiç rekabetçi olmaktan çıkaracaktır. Bu yüzden ABD ve bazı ülkeler deniz tabanında lityum vb. aramaya yönelik başka yöntemlere de yatırım yapıyor. Çıkarma maliyetinin daha düşük olmasını umuyorlar. Elbette deniz tabanı ekosistemi için tehditler endişe verici; bu yüzden düzenlemeler gelirse fiyat yine yükselebilir
Bunun kanıtı olarak piyasada şu anda sodyum iyon bataryalar var, ancak büyük ölçüde aynı altyapıyı kullansalar da henüz fiyat açısından rekabetçi değiller. Potansiyelleri var. Önemli bir avantaj olarak, depolama/taşıma için sodyum iyon bataryalar güvenli şekilde 0V'a kadar deşarj edilebiliyor
Taşıma, depolama ve rafinasyon maliyetlerini unutmamak gerekir
Açıkçası enerji sorunu, bugün elimizdeki teknolojiyle neredeyse çözülmüş bir problem. Fosil yakıtları güçlü biçimde geri plana itmek için benimsenme hızını artırmamız yeterli. Almanya'yı istisna sayarsak. Santralleri çalıştırmak için az miktarı gereken uranyumda zaten büyük rezervler var; elektriği depolayacak lityum batarya teknolojimiz var; boşlukları dolduracak güneş panelleri de kitlesel ölçekte üretilip devreye alınıyor. Gereken şey bu noktaları birbirine bağlamak ve kaynakların birbiriyle uyum içinde işlemesini sağlamak
İlgili yazılar
https://news.ycombinator.com/item?id=41910918
https://news.ycombinator.com/item?id=41907144
Canada'da da benzer bir çalışma yapılmıştı: https://www.juniorminingnetwork.com/junior-miner-news/press-releases/1940-tsx-venture/lmr/106571-bourier-lithium-project-update-lomiko-metals-and-critical-elements-report-discoveries-and-identify-lithium-targets-for-exploration-using-goldspot-discoveries-artificial-intelligence-methods.html