Razgovarala: Smiljana Škugor Hrnčević
Litij i drugi rijetki minerali postali su glavna tema u pregovorima između SAD-a i Ukrajine vezano za prestanak ruske agresije na tu zemlju. Litij se u kontekstu razvijanja dobrih odnosa SAD i zemalja u našem susjedstvu također spominje, a o tim vrijednim i rijetkim mineralima, gdje ih ima, kako se eksploatiraju i ima li ih u Hrvatskoj razgovarali smo s prof. dr. sc. Sibilom Borojević Šoštarić, dipl. ing. s Rudarsko-geološko-naftnog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu.
O kakvim je rudnim potencijalima riječ, zbog čega je to važno u stvaranju kako mnogi procjenjuju novog svjetskog gospodarskog poretka?
Ukrajina je bogata prirodnim resursima s čak 20.000 pojava industrijskih minerala i ruda te 147 aktivnih rudnika prema podacima iz 2019. godine. Ukrajina je najveći europski proizvođač čelika i ugljena, te prema podacima USGS-a (United States Geological Survey; 2019.) 5. svjetski proizvođač titanija i broma, 6. svjetski proizvođač čelika i grafita, 7. svjetski proizvođač kaolinita, mangana i magnezija, 9. svjetski proizvođač urana i 10. svjetski proizvođač aluminija, iako uvozi boksit za njegovu proizvodnju. Od svega navedenog, najznačajniji udio na svjetskom tržištu predstavlja proizvodnja titanija i uranija (do maksimalno 5% svjetske proizvodnje), sve ostalo navedeno je ispod 1% svjetske proizvodnje. Osim toga, Ukrajina raspolaže značajnim rezervama strateški važnih sirovina poput bakra i nikla, te industrijskih materijala poput bentonita, soli, dušika, silicija i amonijaka. Kao nusprodukt u preradi aluminija, Ukrajina proizvodi manje količine galij i germanija. Spomenuti podaci odnose se na ekonomsku proizvodnju iz aktivnih rudnika (dakle ležišta koja se nalaze u fazi proizvodnje).
Uz to, postoji i značajna geološka potencijalnost. Potencijalnost ne znači i ekonomska proizvodnja, već potreba za daljnjim geološkim istraživanjem radi utvrđivanja mogućnosti ekonomske proizvodnje. Tu spada 7 istražnih blokova elemenata rijetkih zemalja (REE), stroncija i fluora u karbonatitnim stijenama. Najznačajnije se nalazi u okolici grada Novopoltavske (teritorij koji kontrolira Rusija) sa još neutvrđenim količinama REE-a, niobija, tantala i urana. Ovo ležište (kao i ostala u Ukrajini koja su na još nižem stupnju geološkog razvoja) po tipu odgovara velikim svjetskim ležištima poput Bayan Oba (Kina), iz kojeg se eksploatira 65% godišnje svjetske proizvodnje REE, te Mountin Pass u SAD-u sa 14% svjetske proizvodnje.
Dakle Ukrajina je bogata prirodnim resursima, no kad je riječ o litiju, situacija je još u ranoj fazi razvoja. Ukrajina trenutno ima samo jedan istražni blok s koncesijom za litij, smješten u litijskim pegmatitima – geološkom tipu ležišta sličnom onima u Australiji, odakle europske industrije većinom uvoze litij.
Geološki potencijal litija u Ukrajini postoji, ali je slabo istražen, a osim litija, ležište može sadržavati i niobij, tantal i berilij. Važno je naglasiti da se ovo ležište još ne može uspoređivati s aktivnim rudnicima, jer nije izrađen elaborat o mineralnim rezervama niti studija izvodljivosti koji bi potvrdili ekonomsku isplativost eksploatacije. Bez toga, rezerve se ne mogu smatrati “bilančnima” – tj. dokazano isplativima za rudarenje.
Zbog toga su tvrdnje o velikim ukrajinskim zalihama litija, koje se često pojavljuju u medijima, preuranjene i spekulativne.
Pa što je litij?
Litij je laki alkalijski metal sa atomskim brojem 3.
Koja su mu svojstva?
Litij je najlakši poznati metal, i ima najnegativniji elektrokemijski potencijal od svih elemenata (-3,04 V). Zato najlakše otpušta elektrone (reducira se) pri čemu proizvodi visoki napon u baterijama. Vrlo je reaktivan i reagira sa zrakom i vodom te brzo oksidira.
Kako se do njega dolazi?
Litij se prirodno ne nalazi u čistom obliku zbog svoje reaktivnosti, ali se nalazi u mineralima poput spodumena (LiAl(SiO₃)₂, lepidolita (K(Li,Al)₃(Si,Al)₄O₁₀(F,OH)₂), petalita (LiAlSi₄O₁₀)i amblygonita (LiAlPO₄(F,OH)) te u slanim jezerima (litijeve slane otopine ili “salmure”), npr. u Boliviji, Čileu i Argentini. Ukoliko govorimo o mineralima (tzv. hard-rock ležišta / ležišta u čvrstoj stijeni), proces ekstrakcije započinje sa rudarenjem cijele stijenske mase (i korisnih i nekorisnih minerala), slijedi drobljenje i odvajanje nekorisnih od korisnih minerala (procesna tehnologija), nakon čega koncentrat korisnih minerala odlazi u tvornice gdje se nekim od metalurških postupaka iz minerala izdvaja litij. Ovdje treba naglasiti da su spomenuti minerali kompleksni, te postupak iziskuje veliku količinu energije. Litijeve slane otopine sadrže litij u obliku iona, te se kao takav u postupku prerade on taloži u obliku litijevog karbonata (Li₂CO₃). Ovaj postupak zahtijeva veliku količinu vode.
Zašto ga u nekim zemljama ima, a u drugima nema?
Raspored mineralnih sirovina na svijetu nije slučajna i ovisi o mnogim faktorima, uključivo tip geološke podloge, geodinamiku terena (kolizija, subdukcija, riftovanje), tektonsku povijest terena, geokemijske procese vezane uz postanak rude te stupanj erozije i trošenje rudnog tijela. Sve to zajedno dovodi do jedinstvenih uvjeta u kojima se litij, sa početne koncentracije od 20-70 ppm-a mogao koncentrirati na ekonomski vrijednu koncentraciju od 0,5 – 0,7%. Prvo je potrebno pojasniti i da litija, kao i drugih elemenata ima svugdje u zemljinoj kori, samo je ta koncentracija jako mala.
Od kada je spoznata njegova vrijednost?
Litij je poznat kemičarima od početka 19. stoljeća, i u početku se koristio samo za staklarsku i keramičku industriju. Kasnije, sredinom 20. stoljeća počeo se koristiti u nuklearnoj industriji, a od 70-godina u punjivim baterijama. Kritična točka je izum komercijalnih ion-litijskih baterija za prve mobilne uređaje početkom 90-tih godina prošlog stoljeća. U današnje doba ima ogromnu vrijednost jer je nezamjenjiv u električnim automobilima i mobilnim uređajima. Neobrađen, u obliku primarnih litijskih minerala se od 19. stoljeća koristi u staklarskoj i keramičkoj industriji, zatim u metalurgiji, zrakoplovnoj i vojnoj industriji. Litijev karbonat koristi se i u medicini, u liječenju bipolarnog afektivnog poremećaja i drugih poremećaja raspoloženja.
Može li se nadomjestiti na bilo koji način. Ako može kako?
Litijske baterije su standard jer predstavljaju dobar balans između količina energije koju baterija može pohraniti u određenoj masi ili volumenu (energetska gustoća), cijene i dugovječnosti, ali istražuje se puno mogućnosti. Možda je najvažnije spomenuti natrij-ionske baterije, koje su u testnoj fazi, ali su niže energetske gustoće, ispituju se i grafenske baterije koje imaju sjajna svojstva no tehnologija u pozadini je izuzetno skupa i kompleksna.
Koja je cijena litija?
Cijene litija na svjetskim tržištima variraju ovisno o kemijskom spoju koji se prodaje i stupnju čistoće. Pa je tako cijena litijevog karbonat (Li₂CO₃) baterijske čistoća (≥99,5%) 9.740,83 USD po metričkoj toni (USD/mt), cijena litijevog hidroksid (LiOH) baterijske čistoće (LiOH ≥56,5% 9.374,28 USD/mt, a cijena metalnog litije industrijske čistoće (>99,9%) 70.548,90 USD/mt
Ima li ga u Hrvatskoj?
Za sada su sva početna ispitivanja bila negativna. Sva rudna ležišta su vezana uz povoljne geološke formacije. Bosna i Hercegovina i Srbija imaju povoljne geološke formacije u kojima je moglo doći do obogaćenja litija i bora. Takve formacije su duboki miocenski jezerski bazeni uz obode litijem i borom obogaćeni granitni masivi koji su ekshumirani tijekom razdoblja srednjeg Miocena uz zagrijavanje i granita i jezerskog sustava na temperature >150°C. U te bazene padaju vulkanski tufovi za koje smatramo da bi također mogli biti izvorište litija i bora.
U slučaju Hrvatske postoje miocenski jezerski bazenski sustavi za koje znamo da su bili zagrijavanja tijekom razdoblje srednjeg Miocena, ti bazeni sadrže i srednje-miocenske tufove. Dobro ih poznajemo jer sadrže većinu nafte i plina u Hrvatskoj, međutim nemamo asociranih litijsko-bornih granita. Analizirali smo u nekoliko uzoraka granita sa Moslavačke gore i srednje-miocenske tufove sa Medvednice, Kalnika, Livanjskog i Sinjskog bazena u sklopu diplomskog rada koji je obranjen na Rudarsko-geološko-naftnog fakultetu. Dobiveni rezultati ukazuju na blago povišenje bora u stijenama, dok litija ima premalo da bi ga se detektiralo. Slično se pokazalo i s analizama litija u geotermalnim vodama u Hrvatskoj koju je lani proveo Rudarsko-geološko-naftni fakultet– i zaključak je da su jedine blago povišene koncentracije litija utvrđenje na geotermalnoj elektrani (GTE) Velika Ciglena preniske.
Dakle, postoje geološke indicije da se litijsko-borna metalogenetska zona iz Srbije preko Bosne i Hercegovine širi i u istočnu Hrvatsku, no za sada nemamo dokaze čak niti o postojanju izvorišta za nastanak ležišta litija i bora u Hrvatskoj. Nama najbliže anomalije nalazimo tek južnom obodu planine Motajice u Bosni i Hercegovini u obliku površinske litijske anomalije veličine oko 5 km2, gdje su detektirane desetorostruke vrijednosti litija u odnosu na prosjek u gornjem dijelu zemljine kore. No to je također samo anomalija i za sada jedino predstavlja indikaciju za daljnja istraživanja u okolici Motajice.
Izvor: misao.hr