Ảnh minh họa
Theo Live Science, vào tháng 5/2024, các nhà khoa học đã phát hiện một nguồn lithium khổng lồ chưa được khai thác ẩn trong giếng nước thải từ các cơ sở khai thác khí tự nhiên bằng phương pháp thủy lực cắt phá (fracking) tại bang Pennsylvania, Mỹ. Đây là kỹ thuật khai thác sử dụng áp suất chất lỏng cao để tạo ra các vết nứt trong tầng đá sâu dưới lòng đất.
Theo nghiên cứu công bố ngày 16/4/2024 trên tạp chí Scientific Reports, lượng nước thải phát sinh từ hoạt động cắt phá thủy lực tại các giếng khí thuộc khu vực Marcellus Shale chứa đủ lithium để đáp ứng khoảng 40% nhu cầu của Mỹ.
Hiện nay, khoảng 90% nguồn cung lithium toàn cầu, với giá trị ước tính khoảng 8 tỷ USD, được sản xuất tại Australia, Chile và Trung Quốc. Đây là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất pin xe điện, điện thoại di động, máy tính xách tay, đồng hồ thông minh và thuốc lá điện tử.
Mỹ hiện có một mỏ lithium đang hoạt động tại Nevada, đồng nghĩa với việc nước này phải nhập khẩu lượng lớn lithium để đáp ứng nhu cầu trong nước. Tuy nhiên, do vai trò chiến lược của lithium trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng xanh, Bộ Năng lượng Mỹ đặt mục tiêu toàn bộ lượng lithium sử dụng tại nước này sẽ được sản xuất trong nước vào năm 2030.
Nhiều mỏ lithium mới cũng đang được lên kế hoạch đưa vào khai thác tại các bang như Nevada, California và North Carolina. Tuy nhiên, hoạt động khai thác lithium vẫn gây nhiều tranh cãi do có thể làm phát thải carbon dioxide vào khí quyển và gây tổn hại đến môi trường tự nhiên thông qua nguy cơ rò rỉ hóa chất độc hại vào đất.
Nhóm nghiên cứu cho biết, khi phân tích các mẫu nước thải từ quá trình thủy lực cắt phá, họ phát hiện hàm lượng lithium trong đó cao hơn dự kiến. Trong khi đó, phụ phẩm của hoạt động này từ lâu chủ yếu được xem là chất thải. Nước thải từ ngành dầu khí hiện đang trở thành một vấn đề môi trường ngày càng nghiêm trọng khi phần lớn chỉ được xử lý ở mức tối thiểu rồi bơm trở lại lòng đất.
Theo Chemical & Engineering News, nguồn lithium tiềm năng này được phát hiện nhờ công nghệ phân tích dữ liệu tự động kết hợp với kỹ thuật chiết xuất trực tiếp. Khám phá tại Pennsylvania có thể mở ra một phương thức mới để thu hồi nguyên tố quan trọng này mà không cần mở thêm nhiều mỏ khai thác truyền thống.
Không giống các mỏ lithium thông thường, nguồn lithium trong nước thải đòi hỏi công nghệ cao để thu hồi. Cụ thể, công nghệ chiết xuất lithium trực tiếp (DLE) cho phép tách lithium từ nước thải chứa khoáng chất này, rút ngắn thời gian khai thác từ vài tháng xuống còn vài ngày. Đồng thời, tỷ lệ thu hồi lithium có thể đạt 60-80%, cao hơn mức 40-60% của phương pháp ao bốc hơi truyền thống.
Đáng chú ý, quy trình này được vận hành bằng hệ thống công nghệ đa tầng có khả năng điều khiển từ xa, giúp giảm đáng kể sự can thiệp trực tiếp của con người. Các công nghệ như trí tuệ nhân tạo (AI) và mô phỏng 3D cũng được sử dụng để liên tục cập nhật dữ liệu trong suốt quá trình chiết xuất cho đội ngũ giám sát.
Theo Daily Mail, nguồn lithium chưa được khai thác tại Pennsylvania có thể tạo ra một ngành công nghiệp mới trị giá hàng tỷ USD. Ước tính, riêng nguồn lithium ẩn trong nước thải này có thể mang lại cho bang Pennsylvania khoảng 18 triệu USD doanh thu mỗi năm.
Nghiên cứu được thực hiện với sự hợp tác giữa Phòng thí nghiệm Công nghệ Năng lượng Quốc gia Mỹ (NETL) và Đại học Pittsburgh cho thấy chỉ riêng lượng nước thải từ hoạt động khai thác khí đá phiến tại Pennsylvania đã có thể cung cấp hơn 1.500 tấn lithium mỗi năm, tương đương giá trị khoảng 45 triệu USD (khoảng 1,2 tỷ đồng).
Nhờ phát hiện này, các doanh nghiệp có thể vừa thu hồi được nguyên tố có giá trị cao, vừa tận dụng được nguồn phụ phẩm từ hoạt động thủy lực cắt phá. Kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy hiệu suất thu hồi lithium từ nước thải có thể đạt tới 90%. Trong thời gian tới, các nghiên cứu sẽ tập trung đánh giá tác động môi trường của phương pháp này và xây dựng các cơ sở thí điểm để triển khai trên thực tế.
