- Em meio ao aumento da demanda por baterias para veículos elétricos, um estudo liderado pelo USGS estimou a possível presença de 5 milhões a 19 milhões de toneladas de lítio nas salmouras da formação Smackover, no sudoeste do Arkansas
- Se for possível recuperá-lo comercialmente, esse volume seria suficiente para atender a mais de 9 vezes a demanda global projetada de lítio para baterias automotivas em 2030
- A equipe de pesquisa combinou análise de amostras de água e machine learning para criar um mapa da distribuição de lítio que inclui até áreas sem amostras anteriores
- Esses números são uma avaliação de recursos in situ, e ainda não foi avaliado quanto poderia ser efetivamente recuperado com as tecnologias mais recentes de extração de lítio de salmouras
- Se for possível obter lítio a partir do fluxo de resíduos de salmoura gerado na produção de petróleo e gás, isso poderá impactar diretamente a dependência dos EUA de importações e as discussões sobre a cadeia de suprimentos de baterias
Potencial de lítio da formação Smackover no Arkansas
- Um estudo liderado pelo USGS estima que existam 5 milhões a 19 milhões de toneladas de lítio nas salmouras da formação Smackover, no subsolo do sudoeste do Arkansas
- Se puder ser recuperado comercialmente, isso poderia atender a mais de 9 vezes a demanda global projetada de lítio para baterias automotivas em 2030
- O USGS estima que apenas o lítio que chega à superfície junto com os fluxos de petróleo e resíduos de salmoura no sul do Arkansas poderia suprir o consumo atual estimado de lítio dos EUA
- Mesmo a estimativa mais baixa, de 5 milhões de toneladas, é mais de 9 vezes superior à projeção da International Energy Agency para a demanda global de lítio para veículos elétricos em 2030
Métodos e dados da pesquisa
- O estudo foi realizado em cooperação entre o USGS e o Office of the State Geologist, vinculado ao Arkansas Department of Energy and Environment
- O USGS Brine Research Instrumentation and Experimental lab analisou amostras do Arkansas e as comparou com dados históricos de amostras de água provenientes da produção de hidrocarbonetos
- A comparação usou dados do USGS Produced Waters Database
- O modelo de machine learning combinou a concentração de lítio nas salmouras com dados geológicos para criar um mapa que prevê a concentração total de lítio em toda a região
- Áreas sem amostras de lítio também foram incluídas nas previsões
- Os resultados do estudo foram publicados na Science Advances, e o artigo pode ser consultado em https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp8149
Contexto geológico e limites da possibilidade de recuperação
- A formação Smackover é um vestígio de um mar antigo: uma unidade geológica de calcário poroso e permeável que se estende sob partes do Arkansas, Louisiana, Texas, Alabama, Mississippi e Flórida
- Essa formação se originou no período geológico Jurássico e é conhecida por depósitos de petróleo e bromo
- Recentemente, também tem chamado atenção pelo potencial de lítio em salmouras, águas de alta salinidade associadas a depósitos profundos de sal
- Esta estimativa é a primeira quantificação do total de lítio dissolvido existente na formação Smackover no sudoeste do Arkansas
- A pesquisadora Katherine Knierim afirmou que os números representam uma avaliação de recursos in situ e que o estudo não calculou a quantidade tecnicamente recuperável por métodos modernos de extração de lítio de salmouras
Oferta de lítio nos EUA e contexto dos minerais críticos
- O lítio é um mineral crítico essencial para a produção de baterias, e a demanda deve continuar crescendo à medida que se intensifica a transição para veículos elétricos e híbridos
- Os EUA dependem de importações para mais de 25% do lítio que consomem
- David Applegate, USGS Director, afirmou que o lítio é um mineral-chave para a transição energética e que a ampliação da produção doméstica nos EUA tem implicações relacionadas à substituição de importações, empregos, manufatura e resiliência da cadeia de suprimentos
- Desde 1879, o USGS fornece informações científicas sobre geologia, energia e recursos minerais e, como parte de sua função de manter a List of Critical Minerals do governo nos termos do Energy Act of 2020, acompanha a produção, a demanda e as importações de lítio nos EUA
1 comentários
Opiniões no Hacker News
A seção de metodologia do artigo traz um pouco mais sobre quais algoritmos de aprendizado de máquina foram usados.
Para prever a concentração de lítio nas salmouras da Smackover Formation em todo o sul do Arkansas, eles criaram um modelo de machine learning de RF, associaram variáveis explicativas a amostras de salmoura coletadas em poços, ajustaram o RF para previsões em nível de poço e avaliação de desempenho, depois criaram mapas espacialmente contínuos da concentração de lítio em toda a unidade Reynolds oolite da Smackover Formation e analisaram a importância e o efeito das variáveis.
Na calibração inicial, testaram XGBoost, k-vizinhos mais próximos e random forest usando o framework tidymodels do R, e dizem que a random forest apresentou de forma consistente maior precisão e menor viés, por isso foi usada no modelo final. Se tivesse sido bem ajustado, acho que o XGBoost teria produzido resultados semelhantes, então é interessante que a random forest tenha se saído melhor.
Nessa área, por causa de um longo histórico e de hiperparâmetros como anisotropia espacial, kriging/cokriging, ou seja, processos gaussianos, são mais usados. Mas o kriging tem bastante dificuldade para lidar com entradas descontínuas, enquanto random forest é muito mais tolerante. Não é preciso criar um modelo de covariância para valores discretos nem um modelo de covariância para as relações entre variáveis de entrada.
Há poucos dias também discutimos "Why do Random Forests Work? Understanding Tree Ensembles as Self-Regularizing Adaptive Smoothers".
https://arxiv.org/abs/2402.01502
https://news.ycombinator.com/item?id=41873968
https://en.wikipedia.org/wiki/Random_forest
Ainda assim, na prática, mesmo com dados pequenos e ruidosos, em geral parece haver essa tendência. Acho que, com um ajuste melhor, o XGBoost ainda teria vencido. O artigo diz que os autores, preocupados com overfitting, escolheram um conjunto de hiperparâmetros que não era ótimo; pela mesma lógica, talvez tenham escolhido um tipo de modelo que também não era ótimo.
Nevada também tem um grande depósito de lítio, e os preparativos para mineração estão em andamento.
A General Motors investiu US$ 650 milhões para garantir acesso à produção da Thacker Mine. Ela fica em uma caldeira nas montanhas pela qual a I-80 faz um desvio ao passar por Winnemucca, em Nevada, e a cidade mais próxima é Mill City, NV, que aparece como cidade fantasma apesar de ficar ao lado da I-80 e de uma importante linha ferroviária.
A área da mina fica a cerca de 12 km de Mill City por uma estrada de terra que não aparece no Google Street View. No Google Earth, há sinais de desenvolvimento perto de Mill City, parecendo um trailer park e um posto de caminhões. A estrada para a mina parece ter sido terraplenada recentemente, mas ainda não há nada na área da mina.
Como local de mineração, é adequado. Não há vizinhos em pelo menos 10 km, e há bom acesso rodoviário e ferroviário a menos de 15 km.
https://en.wikipedia.org/wiki/Thacker_Pass_lithium_mine
"Para parar as areias betuminosas, é preciso de fato parar as areias betuminosas, não explodir montanhas em outro lugar e torcer para que isso leve ao fim delas."
https://maxwilbert.substack.com/p/the-long-shadow-of-the-tar-sands
Se você procurar Thacker Mine no Google Maps, aparece 40.58448942010599, -117.8912129833345, perto da I-80 e de Mill City, como foi dito, e não há nada lá. Mas a Wikipedia diz que fica na McDermitt Caldera, em 41.70850912415866, -118.05475061324945, que não é nada perto de Mill City nem da I-80. Neste caso, talvez seja melhor não confiar no Google.
No curto prazo, isso deve ser um bom resultado para a infraestrutura energética, mas sempre fico dividido quando o preço para obter matéria-prima é revirar grandes extensões de terra
Também é interessante saber quanto eles conseguiram modelar com base em dados de salmouras residuais de outras indústrias da região; se o lítio de fato for extraído, isso vai mostrar muita coisa sobre se as previsões de aprendizado de máquina estavam corretas
O ponto que não consegui entender, pelo tempo limitado que tive para ler o artigo original, é que tipo de método seria necessário para extrair a maior parte das reservas estimadas. Se o tratamento da salmoura for suficiente, talvez seja mais fácil controlar externalidades do que remover primeiro toda a camada de cobertura por mineração a céu aberto
Portanto, a transição para renováveis e baterias pode, na verdade, reduzir a quantidade líquida de mineração. Claro que é importante fazer a mineração de lítio de forma limpa e responsável, especialmente se for perto de onde as pessoas vivem. Mas, comparado a outros materiais que já estamos extraindo em escala muito maior, por mais lítio que venhamos a minerar, isso será uma gota no oceano
Além disso, o lítio extraído pode ser usado e reciclado repetidamente. Uma vez que entra no ciclo, passa a ser reutilizado continuamente. Considerando também melhorias na tecnologia de baterias e nos processos de produção, é bem possível que a quantidade hoje em circulação consiga sustentar uma capacidade de baterias maior quando for reciclada no futuro. Isso mesmo levando em conta perdas inevitáveis na reciclagem
Os processos de reciclagem de lítio já funcionam bem, mas a maioria das baterias de lítio em uso hoje ainda é muito nova e está longe do momento de reciclagem, então quase não há reciclagem em grande escala. Na verdade, com a melhora da vida útil das baterias, o momento em que a reciclagem em grande escala será necessária está sendo empurrado cada vez mais para frente
O método de extração depende muito da composição do depósito, se é salmoura ou outra forma, e quais outros materiais estão presentes. Salmouras com pequenas quantidades de lítio, composições rochosas, argilas etc. variam muito
Trata-se de mineração de salmoura, ou seja, a “mina” é basicamente um poço profundo de água. O lítio não está no próprio calcário; ele está relativamente concentrado na água dentro dos poros do calcário
Na maioria dos casos, a salmoura da Smackover Formation já é produzida no processo existente de produção de petróleo e gás, mas, depois que o óleo é separado, a salmoura é reinjetada. A ideia é que seria melhor armazenar essa salmoura e evaporá-la para produzir lítio
Em geral, isso exige grandes áreas de evaporação, mas não é mineração a céu aberto
Fico curioso se você sente o mesmo medo em relação a alumínio, ferro, detergente de cozinha e sal de mesa. Em termos de escala, todas as minas de lítio existentes e propostas são muito pequenas pelos padrões de mineração
Não sei se o lítio é raro o suficiente para ser tão importante em primeiro lugar. Li que o Salton Sea também pode ter lítio suficiente para abastecer alguns anos de demanda
Pelo que observo, o ponto importante não é a presença de lítio, mas como transformá-lo barato em um produto comercial. Para a maioria dos fins, isso acaba se resumindo a minerá-lo em lugares sem regulamentação ambiental
Trabalho nesta indústria, mais precisamente com mineração de rocha dura
O fornecimento de lítio em si não é o problema. Há muito na Austrália, e há até excesso de oferta no mercado. Basta olhar o preço atual do lítio
O problema é o processo de conversão. A maior parte das fábricas fica na China. Se construírem instalações de refino para converter em carbonato de lítio, a Austrália dará conta de abastecer
Com todos aqueles minerais e sol, é uma excelente combinação. Agradecimentos a Saul Griffith
Espero que não haja mineração na Mobile Basin. Ela é um dos ecossistemas com maior biodiversidade da América do Norte
https://www.youtube.com/watch?v=8j9coyJeB4Q
O reflorestamento mundial é quase inteiramente resultado de as famílias terem trocado a madeira pelo carvão no século 20
Está na hora de perceber que a Pax Americana é uma era que podemos perder, e de voltar a minerar e desenvolver
Ah, autocorrelação espacial, minha velha amiga
É um trabalho muito bom, mas normalmente não se constroem modelos de potencialidade dessa forma. Mais precisamente, hoje em dia não se valida dessa forma. Ainda assim, é bom ver o USGS começando a voltar a se envolver nessa área. O USGS e o GSC foram líderes nessa área por muito tempo, mas nos últimos 5 a 7 anos tinham deixado isso de lado
Se for encontrado tanto lítio que ele se torne praticamente gratuito, o custo das baterias cairia bastante? Atualmente, o fornecimento de lítio está limitando a produção?
A China lidera nessa área não porque tenha abundância ou uma tecnologia incrível, mas porque está disposta a ignorar completamente as externalidades ambientais, inclusive as externalidades da geração de energia envolvida em todo o processo. Por isso o preço do lítio chinês é baixo, e países sem uma "vantagem" semelhante ou sem alguma tecnologia nova e impressionante praticamente não conseguem competir.
Nos EUA, regulamentações ambientais, custos de geração de eletricidade e mão de obra vão elevar o preço do produto final, tornando-o nada competitivo. Por isso os EUA e alguns outros países também estão investindo em outras formas de encontrar lítio e afins no fundo do mar, na expectativa de que o custo de extração seja menor. Claro que há preocupação com ameaças ao ambiente marinho, e se isso levar a regulamentações, os preços podem voltar a subir.
Como prova, já existem baterias de íon de sódio no mercado, mas elas ainda não são competitivas em preço, embora usem em grande parte a mesma infraestrutura. Há potencial. Uma vantagem importante é que baterias de íon de sódio podem ser descarregadas com segurança até 0 V para armazenamento/transporte.
Não se pode esquecer os custos de transporte, armazenamento e refino.
Sinceramente, a questão energética está quase resolvida com a tecnologia que temos atualmente. Só precisamos acelerar a adoção para reduzir com força o uso de combustíveis fósseis. A Alemanha fica como exceção. Já existem grandes reservas de urânio, cuja quantidade necessária para operar usinas é pequena; já temos tecnologia de baterias de lítio para armazenar eletricidade; e painéis solares para preencher as lacunas estão sendo produzidos e implantados em massa. O que falta é conectar esses pontos e fazer esses recursos funcionarem bem em conjunto.
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https://news.ycombinator.com/item?id=41910918
https://news.ycombinator.com/item?id=41907144
Houve um trabalho semelhante também no Canadá: https://www.juniorminingnetwork.com/junior-miner-news/press-releases/1940-tsx-venture/lmr/106571-bourier-lithium-project-update-lomiko-metals-and-critical-elements-report-discoveries-and-identify-lithium-targets-for-exploration-using-goldspot-discoveries-artificial-intelligence-methods.html