海水中有多少鋰和鎂可以開採？

根據PNNL研究，僅0.1%的海水就含有足夠的鋰和鎂，若能完全提取，可滿足人類未來5萬年以上的需求。以奧林匹克標準泳池為例，含有約2,980公斤鎂，但鋰僅約0.42公斤。

PNNL開發的海水提礦技術是如何運作的？

PNNL團隊開發了共流反應器，持續讓海水與氫氧化鈉接觸，在交匯處生成高純度氫氧化鎂並加以收集。此系統可模組化安裝於現有海水淡化廠旁，大幅降低額外基礎設施投資。

鋰、鎂、鈷等關鍵礦物是電池和潔淨能源設備的核心原料。若海水提礦技術成熟，可降低對進口礦物的依賴，建立更自主的國內供應鏈，對電動車和再生能源發展具有深遠影響。

美國太平洋西北國家實驗室（PNNL）研究人員估算，僅0.1%的海水就含有足夠的鋰、鎂等關鍵礦物，可供人類使用5萬年以上。在能源部支持下，團隊正開發從海水中提取礦物的技術，包括共流反應器與雙極膜電透析系統，未來可與現有海水淡化設施結合，打造更永續的關鍵礦物供應鏈。

大約 2 小時前

文章重點

美國PNNL研究估算，全球海水中僅0.1%就含有足供人類使用5萬年以上的鋰、鎂等關鍵礦物。

PNNL開發的共流反應器技術，若與加州卡爾斯巴德海水淡化廠結合，每日可生產約52.4萬公斤氫氧化鎂，超過美國當前日用量三倍。

雙極膜電透析（BPMED）產生的副產品酸液，在實驗室測試中提取鎳的效率比傳統鹽酸高出37%。

奧林匹克標準泳池規模的海水中含鎂約2,980公斤，但鋰僅約0.42公斤，提取技術需處理大量海水。

BPMED產生的微酸性海水可加速藻類生長，未來系統有望同時生產礦物、化學品、燃料及生質能源。

美國太平洋西北國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory，PNNL）的研究人員估算，全球海洋是目前最大且尚未開發的關鍵礦物儲藏地之一，其中包含鋰、鎂、錳、鈷及稀土元素等對電子產品與潔淨能源至關重要的材料。

在美國能源部水力發電與水動能辦公室的支持下，PNNL 團隊正積極研發從海水中提取這些關鍵礦物的方法。事實上，這個構想並不新奇——第二次世界大戰期間，美國曾大量從海水中提取鎂，直到1990年代才轉向進口供應。

PNNL 化學海洋學家 Jessica Cross 表示：「僅0.1%的海水，若能完全提取其中的鎂和鋰等關鍵礦物，就足以滿足人類未來5萬年甚至更長時間的需求。」

PNNL 化學家 Chinmayee Subban 博士指出，從海水中提取關鍵礦物的最大障礙在於其濃度極低。雖然鎂的含量相對較豐富，但鋰和鎳的含量卻極為稀少，工程師必須處理大量海水才能提取足夠的礦物。

以奧林匹克標準游泳池（約227萬公升海水）為例，其中含有約2,980公斤的鎂，但鋰僅有約0.42公斤，鎳更只有約0.00095公斤。

Subban 強調：「海水的最大優勢在於，其化學成分在全球各地平均而言相當一致。這意味著我們可以針對某一地點開發技術，並快速擴大規模，部署至世界各地。」

為解決這項挑戰，PNNL 團隊開發了一套「共流反應器」（co-flow reactor），持續將海水與氫氧化鈉接觸。兩種液體交匯時，會生成高純度的氫氧化鎂並加以收集。

這套流程省去了多個化學處理步驟，最終產出氫氧化鎂——一種在美國各產業廣泛應用、目前仍大量依賴進口的原料。

研究人員表示，這套模組化系統可與現有海水淡化設施並聯安裝。基礎設施分析顯示，若與加州卡爾斯巴德（Carlsbad）海水淡化廠結合，在完全回收的情況下，每天可生產約52.4萬公斤的氫氧化鎂，超過美國目前每日用量的三倍以上。

與此同時，研究團隊也在探索如何充分利用礦物提取過程中產生的每一種副產品。提取鎂之後，濃縮鹵水可進一步通過雙極膜電透析（bipolar membrane electrodialysis，BPMED）處理，產生後續加工所需的酸性和鹼性化學物質。

研究團隊發現，BPMED 產生的酸液在從橄欖石中提取鎳時，表現優於市售鹽酸，實驗室測試顯示其浸出鎳的效率比傳統酸液高出37%。

剩餘副產品還可支持海洋養殖業。PNNL 海洋研究實驗室研究植物學家 Scott Edmundson 指出：「某些關鍵物質在海藻中的濃度，比周圍海水高出100萬倍。」早期研究也顯示，BPMED 產生的微酸性海水可加速藻類生長，未來系統有望在回收礦物的同時，兼顧生產化學品、燃料、肥料和生質能源。

儘管這項技術在工程實現和成本方面仍面臨諸多挑戰，研究人員仍相信，此方法有望為美國建立更自主、更永續的關鍵礦物供應鏈，對潔淨能源與電子產業的長遠發展具有重要意義。

原文來源： 查看原文