호주가 세계 최고의 리튬 공급국이 된 방법

전기 자동차와 청정 에너지 저장 장치에 대한 수요가 급증함에 따라 호주는 전 세계 리튬 수요의 상당 부분을 충족시키기 위해 부상하고 있습니다. 이것은 화석 연료의 필요성을 줄이는 데 도움이 되지만 또 다른 질문을 제기합니다. 어떻게 리튬을 지속 가능하게 공급할 수 있습니까?

호주 퍼스(Perth)에서 남쪽으로 차로 약 3시간 거리에 사우스 웨스턴 고속도로(South Western Highway)를 벗어나 유서 깊은 광산 마을인 그린부시(Greenbushes) 뒤편에 마을의 초등학교 너머 땅이 떨어져 나갔고 깊은 회색 흉터가 드러났습니다.

이것은 Cornwall Pit 으로 알려진 오래된 주석 광산의 사이트입니다 . 약 265m(870ft) 깊이의 구덩이의 계단식 벽은 1888년 인근 개울에서 주석 1파운드를 들어올려 시작한 100년 분량의 작업을 나타냅니다. 표면 금속이 풍경에서 샅샅이 뒤졌을 때 방법은 결국 화강암과 유사한 거친 질감을 가진 화성암인 호스트 페그마타이트 광맥에서 노천 채광으로 바뀌었습니다.

1980년에 Greenbushes에서 또 다른 금속이 발견되었는데, 당시 광산 소유주는 생각할 시간을 많이 주지 않았습니다. 부드럽고 은백색의 반응성 알칼리 금속인 리튬은 지질학적으로 이상하게 여겨졌습니다.

소규모 채굴 작업은 1983년에 시작되어 유리 제조, 철강, 주물, 세라믹, 윤활제 및 금속 합금과 같은 틈새 산업 작업에 사용하기 위해 리튬을 추출했습니다. 기후 변화로 인한 실존적 위험이 널리 이해되고 정부가 전 세계적 으로 추정되는 14억 5천만 대의 휘발유 자동차를 전기 자동차로 교체하는 것에 대해 이야기하기 시작한 것은 수십 년이 지나서야 Greenbushes의 보호 구역이 매우 다른 관점에서 보이기 시작했습니다. .

오늘날 Cornwall 주석 광산은 폐쇄되었으며 Greenbushes는 세계에서 가장 큰 리튬 광산이 되었습니다.

세계가 파리 협정 목표를 달성한다면 리튬 수요는 현재 수준의 40배 이상으로 증가할 수 있습니다.
노트북, 휴대폰, EV 배터리에 사용하기 위해 정제할 수 있는 리튬이 풍부한 원료인 호주산 스포듀민(spodumene) 가격은 2년도 채 안 되어 10배 이상 증가했습니다. 벤치마크 미네랄 인텔리전스(Benchmark Mineral Intelligence)에 따르면 스포듀민은 2021년 1월 415달러(360파운드)에서 2022년 10월 톤당 4,994달러(4,300파운드)에 판매되었습니다. 국제 에너지 기구(International Energy Agency)는 2040년까지 리튬 수요가 현재 수준의 40배 이상 증가할 것으로 예상 합니다 . 세계는 파리 협정 목표를 달성해야 합니다.

이것은 새로운 리튬-러쉬에 대한 주장을 촉발시켰고 호주는 스스로를 세계 최고의 공급업체로 자리매김하게 했습니다. 세계가 탈탄소화를 돕기 위해 이 금속에 도달함에 따라 리튬 채굴이 얼마나 지속 가능한가?

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2021년에 Greenbushes에서 채굴된 리튬은 전 세계 생산량의 5분의 1 이상을 차지했으며 성장할 것으로 예상됩니다. 2019년 광산 소유주인 Talison Lithium은 19억 호주 달러($1.2bn/£1.1bn) 확장으로 현장 규모를 두 배로 확장할 수 있는 허가를 받았으며, 완료되면 길이 2.6km(1.6마일), 길이 1km(0.6마일)의 면적을 차지하게 됩니다. 폭 455m(1,490ft) 깊이. 310m(1,020ft) 높이로 런던에서 가장 높은 건물인 더 샤드(The Shard)는 그 안에 편안하게 묻힐 수 있었습니다.

Greenbushes는 2021년 호주에서 채굴된 55,000톤의 리튬 중 40%를 차지하는 호주 최대의 리튬 광산이지만 , 그 뒤에 가까운 다른 광산이 몇 개 더 있습니다. 서호주의 동쪽 Kalgoorlie 주변과 최북단 Pilbara 주변의 기존 광산 지역에는 총 4개의 다른 경암 리튬 작업장이 있습니다. 서호주 외부에 있는 유일한 리튬 광산인 여섯 번째 광산은 노던 테리토리의 다윈 인근 노천 광산으로 2022년 10월 초에 운영을 시작했습니다. 다른 두 개의 광산은 다양한 개발 단계에서 다른 제안과 함께 계획 중입니다.



이들의 총 생산량을 통해 호주는 2021년에 전 세계 리튬의 약 절반을 공급할 수 있었습니다 . 그 다음으로 큰 공급처는 칠레와 중국으로 둘 다 염수 구덩이에서 리튬을 끌어옵니다. 향후 몇 년 동안 남미의 "리튬 삼각형" 국가(칠레, 아르헨티나, 볼리비아)가 전 세계적으로 알려진 리튬 자원의 대부분을 보유하고 생산량을 늘리면서 상황이 바뀔 것으로 예상됩니다. 칠레는 현재 세계 생산량의 4분의 1을 담당하고 있으며 세계 매장량의 40% 이상을 보유하고 있습니다 . 자원 측면에서 볼리비아는 세계 매장량의 24%를 보유하고 있으며 아르헨티나는 21%를 보유하고 있지만 아직 세계 생산에 크게 기여하지는 않습니다.

이 모든 국가들이 리튬 산업을 발전시키려는 상황에서 세계는 중요한 광물을 어디에서 조달할지에 대해 매우 다른 두 가지 선택에 직면해 있습니다. ( 리튬 채굴이 칠레의 환경을 어떻게 변화시켰는지 확인하십시오 .)

Gavin Mudd는 "암석 리튬 채굴에 대해 이야기하는 경우 환경에 미치는 영향은 다른 유사한 채굴 작업과 거의 동일합니다."라고 말합니다. "소금물은 근본적으로 다릅니다."

Mudd는 멜버른 RMIT 대학의 부교수 이자 호주 광산업을 모니터링하는 독립 기관인 광물 정책 연구소(Mineral Policy Institute) 의 의장 입니다. 그는 리튬 채굴에 대한 잘못된 정보와 혼란이 일반적이라고 말합니다. 예를 들어, 그는 리튬이 희소한 자원이라는 생각이 반증되었지만 계속 남아 있다고 말합니다. "리튬은 실제로 매우 흔한 광물입니다."라고 Mudd는 말합니다. "그것은 모든 곳에서 발견되지만 역사적으로 우리는 그것을 채굴하는 것에 대해 걱정하지 않았습니다."

그는 호주에서 리튬 채굴이 환경에 미치는 영향에 대해 사람들이 종종 상황을 남미에서 발생하는 상황과 혼동한다고 말합니다.

차이점은 기본 지질학에서 시작됩니다. 남아메리카와 같은 젊은 지역에서 리튬은 고지대에 있는 딱딱한 염호의 바닥 에서 발견됩니다 . 한편 호주는 더 오래된 지질학입니다. 리튬 함유 페그마타이트 퇴적물은 호주 대륙을 형성하기 위해 수십만 년 동안 충돌한 대륙 덩어리 로 카운티 전역에서 발견됩니다. 이러한 지역에는 서호주의 Pilbara 및 Yilgarn cratons(10억 년 이상 안정적인 대륙 암석), Northern Territory의 Pine Creek 주, Queensland의 Georgetown 지역 및 빅토리아 중부가 포함됩니다.

정유 공정은 에너지와 화학 집약적으로 환경 위험을 수반하지만 정부 기관인 Geoscience Australia의 광물 자문 이사인 Allison Britt는 호주에서 리튬을 추출하는 과정은 다른 형태의 금속 채굴과 크게 다르지 않다고 말합니다. 경제적으로 실행 가능한 자원이 확인되면 표면을 개간하고 흙을 긁어내고 암석을 폭파하고 잔해를 운반하여 정광으로 가공합니다.

"각각의 단단한 암석 퇴적물은 고유한 짐승입니다."라고 Britt는 말합니다. "고급 광상에서는 생산된 리튬에 비해 암석을 덜 파냅니다."

남아메리카에서 그 과정은 크고 성가신 화학 세트를 가지고 노는 것과 비슷합니다. 리튬은 소금 호수 바닥에 있기 때문에 일반적으로 다양한 다른 광물과 혼합됩니다. 그것을 꺼내려면 소금 호수 바닥에서 구덩이로 소금물을 펌핑한 다음 리튬 농도가 6,000ppm에 도달할 때까지 햇빛에서 물이 증발하기를 기다려야 합니다. 생산된 리튬 1톤(2,204lbs)을 생산하는 데 약 1.9m 리터(418,000갤런)의 물이 필요한 목마른 공정이며, 모두 증발로 손실됩니다. 항상 누출 및 유출 위험이 있습니다.

우리는 가능한 한 빨리 탈탄소화해야 하며 리튬과 같은 중요한 광물과 다른 많은 광물이 그 경로의 일부라는 것을 알고 있습니다. 그러나 우리는 이러한 광물 채굴이 환경을 파괴한다는 것도 알고 있습니다. - Maggie Wood
거기에서 두 지역 모두에서 리튬을 유용하게 만들기 위해 추가로 처리해야 합니다. 칠레 소금물 웅덩이에서 끌어낸 탄산리튬은 배터리 제조업체가 선호하는 재료인 수산화 리튬이 되기 위해 더 많은 작업이 필요합니다 .

호주에서 땅에서 파낸 암석은 스포듀민을 생산하기 위해 부수고 구워야 합니다. 약 6%의 리튬을 함유한 이 물질은 호주에서 중국으로 운송되어 전 세계 리튬의 60% 와 전 세계 수산화리튬의 80%를 정제합니다. 서호주 주 정부는 공급망을 다각화하기 위한 노력의 일환으로 자체 리튬 광산 근처에 지역 정제 시설을 건설하기 위해 노력하고 있습니다.

호주 전역에서 개발 중인 새로운 리튬 정제 시설에 대한 세 가지 제안이 있습니다. 이 식물들은 그들 자신의 환경 문제를 가져올 것입니다 . 농축물을 만들기 위해 스포듀민을 로스팅하려면 상당한 양의 에너지와 다량의 황산이 필요합니다. 마지막에는 슬래그 폐기물도 폐기해야 합니다. 이 과정은 오염을 방지하기 위해 모니터링해야 합니다.

호주 리튬 채굴 산업은 아직 초기 단계이지만 서호주 전역의 100개 이상의 환경 단체를 대표하는 비영리 단체인 서호주 보존 위원회(Conservation Council of Western Australia)의 전무 이사인 매기 우드(Maggie Wood)는 업계가 면밀히 감시되고 있다고 말합니다. .

"한편으로 우리는 가능한 한 빨리 탈탄소화해야 하며 리튬과 같은 중요한 광물과 다른 많은 광물이 그 경로의 일부라는 것을 알고 있습니다."라고 Wood는 말합니다. "그러나 우리는 또한 그러한 광물의 채광이 환경에 파괴적이라는 것을 알고 있습니다."

예를 들어, 환경 운동가들은 Finniss 리튬 프로젝트 광산의 퇴적물이 인근 개울을 오염시켰을 수 있다는 우려를 제기했습니다 . BBC Future Planet은 이러한 주장에 대응하기 위해 Finniss 리튬 프로젝트의 소유주인 Core Lithium에 연락했지만 응답을 받지 못했습니다.

노던 테리토리 내 환경 단체인 노던 테리토리 환경 센터(Northern Territory Environment Centre)의 공동 이사인 Kirsty Howey는 다윈과 남쪽으로 차로 1시간 거리에 있는 유명한 리치필드 국립공원 사이에 리튬 광상을 추출하기 위해 개장하는 여러 광산의 누적된 환경 영향이 걱정된다고 말했습니다. 도시.

Howey는 "전체적으로 리튬 주택이 있습니다."라고 말합니다. "당신은 세계 표준에 의해 매우 깨끗하고 이제 [향후 리튬 채굴에 대한 허가]의 대상이 되는 영토의 광대한 지역을 가지고 있습니다.

"열대 생태계이므로 사이클론 위험이 증가하고 엄청난 비가 내립니다. 비는 광산의 적입니다. 이때 금속이 수로로 흘러들어 혼란을 야기합니다 .

"우리는 화석 연료 개발을 중단해야 하지만 채굴에 대한 조사도 필요합니다."

BBC 퓨처 플래닛은 리튬 채굴의 영향에 대해 제기된 우려에 대한 논평을 위해 호주 광산 산업 대표 기구인 호주 광물 위원회에 연락했지만 공개적으로 응답하지 않았습니다.

일부 호주 정치 지도자들은 탈탄소화를 위한 금속 획득이 우선 순위라고 주장했습니다. 10월 초 Finniss 리튬 프로젝트가 다윈에서 80km(50마일) 떨어진 곳에서 착공했을 때 노던 테리토리의 Nicole Manison 광산업 장관이 현장에 있었습니다. 그녀는 언론 과의 인터뷰에서 "우리는 그러한 전환에 대해 현실적이어야 합니다. 탈탄소화를 달성하고 기후 변화에 정면으로 대처하기 위해 절대적으로 채굴해야 하는 물질이 있으며 이러한 물질 중 다수는 노던 테리토리에서 구할 수 있습니다."라고 말했습니다.

호주의 리튬 채굴 문제는 더 광범위하게 업계에서 경험한 문제와 다르지 않습니다. 노천 채광은 종종 이미 압박을 받고 있는 생태계 내에서 풍경에 깊은 상처를 새깁니다 . 채광 작업에서 나오는 먼지는 수로를 오염시킬 수 있는 곳에서 채찍질하거나 사람들이 흡입할 수 있는 마을로 날아갈 수 있습니다 . 폭우는 광물을 제거하여 인근 강으로 씻어내거나 지하수 로 스며들게 할 수 있습니다 . 광산이 폐쇄되면 복구 작업 에 대한 예산이 제대로 책정되지 않았거나 운영자가 밤에 사라질 수 있습니다.

RMIT 대학의 개빈 머드(Gavin Mudd)는 이러한 문제를 관리할 수 있다고 말합니다. 일부 추정에 따르면 하드록 리튬 채굴은 2030년까지 1000만 톤의 CO2 배출에 책임이 있지만 정유소는 해외로 운송하는 대신 추출원 가까이에 건설할 수 있습니다. 운송으로 인한 배출의 일부. 한편 캐나다의 한 금광은 채굴 장비에 전기를 공급할 수 있고 재생 가능 에너지를 사용하여 시스템에 전력을 공급하여 CO2 배출을 줄일 수 있음을 보여주었습니다.

Mudd는 또한 리튬이 호주에서 집약적으로 채굴될 가능성이 없으며, 반직관적으로 석탄 수요가 감소함에 따라 전체 채굴량이 감소할 수 있다고 지적합니다. "호주에서 우리는 단지 석탄을 얻기 위해 연간 50억에서 80억 톤의 폐석을 채굴하고 있습니다."라고 그는 말합니다. "사람들은 우리가 방정식에서 석탄을 삭제한다면 그것을 고려하지 않습니다. 그것은 엄청난 일입니다.

"저에게는 모든 것이 매우 희망적입니다. 우리가 일하는 방식에는 여전히 문제가 있지만 그것은 리튬의 문제가 아니라 채굴을 규제하는 방식의 문제입니다."

이러한 영향을 더 줄이는 또 다른 방법은 재활용률을 높여 새로운 리튬 광산에 대한 수요를 둔화시키는 것입니다. 현재 호주는 리튬 이온 배터리 폐기물의 10%만 재활용하고 있습니다 . 민간 기업이 처리하는 데 비용이 너무 많이 드는 폐 배터리의 재활용을 감독하기 위해 설립된 BSC(Battery Stewardship Council)의 CEO인 리비 채플린(Libby Chaplin)은 재활용이 2020년 말까지 시급한 문제가 될 것이라고 말했습니다. 전기 자동차 배터리 수명이 다하기 시작하는 10년. ( 리튬 배터리 재활용 문제 에 대해 자세히 읽어보십시오 .)

채플린은 "이 문제를 해결하지 않으면 머지않은 미래에 매우 큰 배터리 낭비 문제와 리튬 EV 배터리 비축 문제를 겪게 될 것"이라고 말했다. "전기 자동차 배터리를 보관하는 것이 문제가 될 수 있기 때문에 이것이 우리가 원하는 마지막 것입니다."

지금 작은 것부터 시작함으로써 채플린은 특히 거리가 문제인 상황에서 호주가 이것이 문제가 되지 않도록 적절한 인프라를 구축할 수 있다고 말합니다. 대륙에 걸쳐 있는 국가 전체에서 재료를 수집, 운송 및 분류해야 하는 것은 어렵고 비용이 많이 들지만 호주에는 따라야 할 좋은 예가 있습니다. 채플린은 자동차 납산 배터리 재활용 시스템(대부분 성공으로 간주됨)을 가리키며 이것이 어떻게 수행될 수 있는지 보여줍니다.

이 방향으로 이미 조치가 취해지고 있습니다. 2022년 1월 BSC는 배터리 제조업체와 협력하여 부담금 제도를 도입하여 제도가 적용되는 소형 배터리의 회수율을 6개월 만에 8% 미만에서 16% 이상으로 높였습니다. 수입된 각 배터리에 대해 참여 제조업체는 등가 배터리 단위(24g/0.8온스)당 4호주 센트(2p/3US 센트)를 전국의 수거 장소에서 재활용 센터로 운송하는 비용을 충당하는 기금에 지불합니다. 이 프로그램은 리튬이온 배터리에만 초점을 맞춘 것은 아니지만 엄청난 이득을 빠르게 얻을 수 있음을 보여줍니다.

일부에서는 대규모 리튬 재활용 산업이 가능한지 의문을 제기하지만 Chaplin은 가능하다고 믿습니다. 리튬은 전기 자동차 배터리의 1%에 불과하지만 강철, 플라스틱, 알루미늄 및 구리와 같은 대부분의 재료는 회수 가능합니다. 나머지(리튬, 흑연 및 코발트를 포함하는 소위 "검은 덩어리")는 더 어렵지만 여전히 회수할 수 있습니다. Chaplin은 이러한 재료 중에서 코발트를 회수하는 데 우선순위를 두어야 한다고 말합니다. 코발트는 채굴하기에 가장 환경적으로 파괴적인 금속이기 때문입니다. 현재 전 세계 생산량의 약 70%가 콩고민주공화국에서 생산됩니다 .

이 "잃어버린 가치"를 복구하는 데 최대 31억 달러(28억 파운드)의 가치가 있을 수 있다고 생각됩니다 . 제조업체가 새 배터리에 최소 4%의 재활용 리튬을 혼합하도록 요구하는 배터리 지침을 도입한 유럽 연합은 규제가 어떻게 도움이 될 수 있는지 보여주었습니다.

Chaplin은 더 많은 추출에 대한 수요를 최소화하기 위해 리튬 배터리의 더 나은 재활용이 필요하다는 데 동의합니다. 그녀는 "이 배터리가 수명이 다했을 때 복구되는지 확인하는 대화 없이는 리튬이나 기후 변화에 대해 대화를 나눌 수 없습니다."라고 말합니다. "일단 추출되면 계속 유지해야 할 의무가 있습니다."