Come alcuni impianti geotermici potrebbero risolvere il problema dell’approvvigionamento di litio in America e dare impulso all’industria delle batterie EV

La Boise State University fornisce finanziamenti in quanto membro di The Conversation US.

L’energia geotermica è stata a lungo il membro dimenticato della famiglia delle energie pulite, messa in ombra dall’energia solare ed eolica relativamente economica, nonostante il suo comprovato potenziale. Ma le cose potrebbero presto cambiare, per un motivo inaspettato.

Le tecnologie geotermiche sono sul punto di liberare grandi quantità di litio dalle salamoie calde presenti in natura sotto luoghi come il Salton Sea in California, a due ore di macchina da San Diego.

Il litio è essenziale per le batterie agli ioni di litio, che alimentano i veicoli elettrici e lo stoccaggio di energia. La domanda di queste batterie è in rapida crescita, ma attualmente gli Stati Uniti dipendono fortemente dalle importazioni di litio da altri Paesi: la maggior parte delle forniture di litio del Paese proviene da Argentina, Cile, Russia e Cina. La capacità di recuperare minerali critici dalle salamoie geotermiche negli Stati Uniti potrebbe avere importanti implicazioni per la sicurezza energetica e mineraria, oltre che per le catene di approvvigionamento globali, le transizioni della forza lavoro e la geopolitica.

In qualità di geologo che lavora con le salamoie geotermiche e di studioso di politica energetica, riteniamo che questa tecnologia possa rafforzare la catena di approvvigionamento di minerali critici della nazione in un momento in cui le preoccupazioni sulla sicurezza della catena di approvvigionamento sono in aumento.

Una quantità di litio sufficiente a superare di gran lunga l’attuale domanda statunitense

Le centrali geotermiche sfruttano il calore della Terra per generare una fornitura costante di vapore per far funzionare le turbine che producono elettricità. Gli impianti funzionano portando in superficie una complessa soluzione salina situata nel sottosuolo, dove assorbe il calore e si arricchisce di minerali come litio, manganese, zinco, potassio e boro.

Le salamoie geotermiche sono il liquido concentrato che rimane dopo l’estrazione di calore e vapore in un impianto geotermico. Negli impianti di Salton Sea, queste salamoie contengono alte concentrazioni – circa il 30% – di solidi disciolti.

Se i progetti di prova attualmente in corso dimostreranno che il litio per batterie può essere estratto da queste salamoie in modo economicamente vantaggioso, gli 11 impianti geotermici esistenti lungo il Salton Sea potrebbero potenzialmente produrre una quantità di litio metallico sufficiente a soddisfare circa 10 volte l’attuale domanda degli Stati Uniti.

Come si estrae il litio durante la produzione di energia geotermica. Per gentile concessione di Controlled Thermal Resources.

Tre operatori geotermici del campo geotermico di Salton Sea stanno progettando, costruendo e testando impianti pilota per l’estrazione diretta del litio dalle salamoie calde.

A piena capacità produttiva, le 11 centrali elettriche esistenti nei pressi del Salton Sea, che attualmente generano circa 432 megawatt di elettricità, potrebbero produrre anche circa 20.000 tonnellate metriche di litio metallico all’anno. Il valore di mercato annuale di questo metallo sarebbe di oltre 5 miliardi di dollari ai prezzi attuali.

Il Salton Trough, visto da un satellite con il Salton Sea al centro, è una rift valley che si estende da est di Los Angeles, in alto a sinistra, fino al Golfo di California, visibile in basso a destra. Qui si incrocia il sistema di faglie di San Andreas, dove si incontrano due placche tettoniche. Jesse Allen/Osservatorio della Terra della NASA

Rischi geopolitici nella filiera del litio

Le attuali catene di approvvigionamento del litio sono piene di incertezze che mettono in discussione la sicurezza del minerale per gli Stati Uniti.

La guerra della Russia in Ucraina e la competizione con la Cina, nonché gli stretti legami tra Russia e Cina, sottolineano le implicazioni geopolitiche della trasformazione dell’energia pulita ad alta intensità di minerali.

La Cina è attualmente leader nella lavorazione del litio e si approvvigiona attivamente di riserve di litio da altri grandi produttori. Gli operatori minerari statali cinesi spesso possiedono miniere in altri Paesi, che producono altri minerali vitali per l’energia pulita come il cobalto e il nichel.

Attualmente esiste un solo impianto di produzione di litio negli Stati Uniti, in Nevada, che estrae il liquido salino e concentra il litio lasciando evaporare l’acqua in grandi bacini poco profondi. Il processo di estrazione del litio con la produzione di energia geotermica, invece, restituisce l’acqua e le salamoie alla terra. L’aggiunta di un’altra fonte nazionale di litio potrebbe migliorare la sicurezza energetica e mineraria degli Stati Uniti e dei suoi alleati.

Abbinata alla produzione di energia geotermica, l’estrazione del litio riduce la necessità di un consumo eccessivo di acqua.

Mancanza di sostegno politico

L’energia geotermica rappresenta oggi meno dello 0,5% della produzione di elettricità su scala pubblica negli Stati Uniti.

Uno dei motivi per cui rimane una tecnologia energetica stagnante negli Stati Uniti è la mancanza di un forte sostegno politico. I risultati preliminari di uno studio di ricerca condotto da uno di noi indicano che parte del problema è radicato nei disaccordi tra le aziende geotermiche più vecchie e più recenti, anche per quanto riguarda il modo in cui parlano dei vantaggi dell’energia geotermica con i politici, gli investitori, i media e il pubblico.

L’energia geotermica ha la capacità di integrare l’energia solare ed eolica come fonte di energia di base – è costante, a differenza del sole e del vento – e di fornire sicurezza energetica e mineraria. Potrebbe anche offrire un ponte professionale ai dipendenti di petrolio, gas e carbone per la transizione verso l’economia dell’energia pulita.

L’industria potrebbe beneficiare di politiche come fondi di mitigazione del rischio per ridurre i costi di esplorazione delle trivellazioni, programmi di sovvenzioni per dimostrare le innovazioni, contratti di energia a lungo termine o incentivi fiscali.

L’aggiunta della produzione di metalli critici come litio, manganese e zinco dalle salamoie geotermiche potrebbe fornire agli operatori di energia elettrica geotermica un nuovo vantaggio competitivo e contribuire a far entrare la geotermia nell’agenda politica.

L’energia geotermica riceve una spinta in California

Le tendenze si stanno muovendo nella giusta direzione per i produttori di energia geotermica.

A febbraio, la Commissione per i Servizi Pubblici della California ha adottato un nuovo Piano di Sistema Preferenziale che incoraggia lo Stato a sviluppare 1.160 megawatt di nuova elettricità geotermica. Questo si aggiunge alla decisione del 2021 di acquistare 1.000 megawatt da risorse di generazione a zero emissioni, rinnovabili e ferme con un fattore di capacità dell’80%, che possono essere soddisfatte solo dalle tecnologie geotermiche.

Le decisioni della California sono state prese principalmente per integrare le energie rinnovabili intermittenti, come il solare e l’eolico, e il pensionamento della centrale nucleare di Diablo Canyon. Suggeriscono che l’era della geotermia come energia rinnovabile dimenticata potrebbe finire.