俠骨柔情

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鋰成世界新能源希望

(2009-08-06 10:50:10) 下一個

玻利維亞的烏尤尼鹽湖,“世界上最大的鏡子”。遊客們徒步走在廣闊而平靜的湖麵上,或者駕越野車穿越整個湖,看它反射著高原的白雲、荒漠和火山。湖水隻有幾厘米深,水下都是厚厚的鹽晶體。它是高原之國玻利維亞的自然奇跡,而另一方麵,它也是這個南美最貧窮國家的寶庫。 

2008年5月,日本三菱汽車公司的高管敲開了玻利維亞的大門。據玻利維亞礦業部說,他們此行是為了獲得烏尤尼鹽湖的鋰礦開采權。不料準備了大把鈔票的三菱卻吃了閉門羹。那位喜歡在正式場合穿著印第安原住民服飾的總統莫拉萊斯,毫不客氣地對他們說,不。“我們不會讓15 世紀以來的曆史重演,我們珍貴的礦產喂飽了西方的工業化,卻讓我們自己的國家變得貧窮。”他顯然指的是,玻利維亞的白銀和天然氣資源曾經先後遭西班牙人和英國人盤剝。莫拉萊斯總統就職於2006年,是玻利維亞自被西班牙占領以來第一位原住民領導人,他把切.格瓦拉的巨幅畫像高懸在總統府大廳裏。借著鋰元素的新用途,這位總統也許能改變玻利維亞甚至世界能源的命運。

遊客們喜歡在玻利維亞的烏尤尼鹽湖上駕車飛馳。如果有一天汽車都由鋰電池來驅動了,這座鹽湖會不會身價百倍?

  鋰電池的大生意 

  美洲大陸的另一頭。對於美國能源署署長的突然造訪,麻省理工的切德爾(Gerbrand Ceder)教授似乎沒有多少心理準備。鋰電池汽車的大推廣,或者世界能源的新格局,都不在他的考慮範圍之內。他每天在思考的是:怎樣讓鋰電池的充電速度更快,次數更多?而他也許並不清楚,他的材料學實驗室裏發生的一切,將對未來世界產生怎樣的影響。 

2009年1月,切德爾的發現刊登在《自然》雜誌上。經過對鋰陽極材料的表麵處理:在表層上刨開一條條小溝槽,鋰離子的運動就可以更快一些,就像為微觀世界的電子們修開了一條高速公路,充放電速度提高了36倍!這意味著,鋰電池完全有能力提供更多、更強勁的動力。沒過多久,美國最大的鋰電池生產廠商A123 公司負責人便找到他,從麻省理工獲得了這項技術的應用授權。在這個公司的客戶名單裏,眾多汽車巨頭的身影赫然在列。2009年4月,另一個發現在《科學》上發表:美國麻省理工學院和韓國科學技術院共同研究,采用一種對人體無害的病毒製造出陽極材料,添加上碳納米管研製出了大功率、快速充放電的鋰電池。這似乎預示著,在汽車工業中鋰的黃金時代即將降臨。 

在過去二十年裏,石油和鋰,已經在為世界上最重要的兩大“移動係統”並肩提供著動力。石油裝備了汽車,而鋰則裝備了從手機、筆記本到數碼相機的各種電子產品。把兩者結合起來,用電力驅動汽車一直是人類的夢想,但是這需要一種既有強大的功率,又能快速和反覆充電的鋰電池,否則就會像“活化石”級的發明——電車一樣,一旦頭頂的電吸與電線脫節,就會像斷了線的風箏一樣,瞬間在大街上癱瘓下來。鋰作為自然界中最輕的金屬,具有相當高的能量密度。在過去十多年裏,單體鋰離子電池的容量還在以每年約50% 的速度提升。隻是,能量越大,需要的充電時間就越長,車主們可忍受不了。而切德爾教授的發現向電動汽車打開了一扇大門。 

  然而,一塊手機用的小型鋰離子電池大約隻需要5 克左右的鋰材料,而若要驅動一輛純電動轎車,卻需要約50千克,是一塊手機電池的1 萬倍!如果要驅動公共巴士的話,耗費還會更多。盡管鋰電池不像汽油燒一次就沒了,但是按照目前的循環充電次數峰值2000 次來算,每隔5 年也需更換一批。如此算來,電動汽車如果開始大批量商用,在不遠的將來,對碳酸鋰的需求仍將達百萬甚至上千萬噸級。上哪裏去找這麽多的鋰?

當地人直接把烏尤尼鹽湖中凝結的鋰鹽挖出來風幹,隨後運到工廠。
  
  下一個中東? 

鋰在自然界有兩種主要來源:一種是礦石,一種是鹽湖。最早發現的是礦石。鋰和矽、鋁、氧等元素化合形成礦石,看起來和普通的岩石沒什麽區別,被稱作鋰輝石、鋰雲母、透鋰長石等。1817年,瑞典人阿爾費德鬆就是在一座島嶼上的透鋰長石裏首先發現了鋰元素。這之後,古老的礦石提鋰法運行了長達一百多年之久。直到20 世紀50 年代,人們才發現,礦石中的鋰不過占可開采總量的區區1/5,更多的鋰藏身於內陸鹽湖之中。據美國地質調查局(USGS)公布的報告,鋰的全球總儲量約為 1100萬噸,其中有一半在玻利維亞的鹽湖裏。 

  烏尤尼鹽湖裏的鋰其實來源於大海。2千多萬年前,當安第斯山脈從大海裏升起時,形成了許多裝滿海水的湖泊。在幹燥炎熱的安第斯山脈中,水慢慢蒸發掉了,各種無機鹽便從湖水中結晶出來,裏麵就包括鋰鹽。當地人把鹽挖出來堆成小鹽丘來曝曬幹燥,或者用斧頭劈成數十厘米到1 米的鹽塊,再送往附近的精製廠加工。 

移動數碼時代的到來加速了鹽湖中鋰的開發。1997年,南美兩個大鹽湖礦相繼投產。到 2003 年,世界上90% 的鋰都改為從鹽湖鹵水中提取。這時的開采還僅僅為了小塊的手機電池,鹽湖的動靜還不大。但是當鋰在汽車工業的錢景展現出來的時候,情況就不同了。據紐約時報報道,繼日本人之後,歐美的一些汽車廠商也在開始秘密和玻利維亞談判。證券投資家們也開始設想,南美高原會變成下一個中東,玻利維亞這個南美最貧窮的國家,將會像沙特阿拉伯那樣因為能源一夜暴富。 

  中國鋰資源之謎 

那麽,中國有多少鋰資源? USGS 的報告很讓人失望:中國的鋰儲量隻有110萬噸,占全世界的1/10。這當然不是定論。2009年5月,華南鋰電高層技術論壇上,中國工程院院士楊裕生推斷中國有383萬噸鋰的儲量;而國泰君安證券公司給出的報告則將這一數字刷新為523萬噸;日本媒體更不知從哪裏來的消息,宣稱中國的鋰儲量才是真正的世界第一。這些撲朔迷離的數據之間,隱藏著鮮為人知的秘密:中國最大的鋰寶庫既不在素有“中國鋰都”之稱的江西宜春,也不在青海開采了數十年鉀肥的察爾汗鹽湖,而是在青藏高原最偏遠的角落之一,鹽湖紮布耶錯。 

  要去紮布耶,至少要一周的時間。從拉薩到鹽湖所在的仲巴縣,比從上海到武漢還遠,而且還要經過那種“走的車多了,也就成了路”的自然公路,最快也得在越野車上顛簸三天三夜,還不算雨季陷在泥濘道路裏的時間。紮布耶錯也叫做紮布耶茶卡。“錯”在藏語裏是“湖”,“茶卡”正是“鹽湖”,上千年前藏族人就用犛牛馱運湖鹽到拉薩和尼泊爾,當然是作為食鹽來販賣。藏在岡底斯山脈深處的神秘的紮布耶鋰資源,其實已經發現了20 多年。 

1982年,中國工程院院士、地質學家鄭綿平帶領一支小分隊直入紮布耶。他在鹽湖裏發現了一種新礦物——天然原生碳酸鋰,被國際礦物學會命名為“紮布耶石”。這是迄今為止最好的原生鋰礦,無需冶煉,也無需費勁地和其他礦物質分離,隻需將其他成分蒸幹,使得碳酸鋰沉澱下來,就是目前世界上最好的鋰原料,“可以直接來車拖走”。紮布耶鋰礦的發現,震動了國際鹽湖學界。但在當時人們的興趣在新礦物上,對於鋰鹽的儲量和提取,似乎沒有更多人去關心。這恐怕也是至今USGS 的全球報告裏將中國的鋰儲量仍然判斷為110 萬噸的原因。

紮布耶究竟有多少鋰?鄭綿平沒有準確告訴記者。這是保守了二十多年的秘密。但是鋰資源越來越重要,碳酸鋰的身價節節攀升,每噸價格已從5年前的1.8 萬元人民幣上漲到現在的6.5萬。越來越多的人開始向鄭綿平打聽紮布耶的鋰,關於中國鋰儲量的各種猜測也不斷出爐。 

而紮布耶所在的仲巴縣政府,其願望更為迫切,這裏的地方官員一覺醒來發現自己竟坐在了“金礦 ”上。西藏礦業旗下已經建立了紮布耶鋰業公司,是擁有西藏地區唯一采礦權的上市國企。但是已開采的鋰鹽僅是大海中的一滴,交通和水電的問題還沒有解決。有調查發現,盡管紮布耶鋰業早已具備年產5000噸的產能,但直到2008年,這裏的實際產量據說也就幾百噸。仲巴縣政府已經下決心,要為鹽湖修通一條公路,並在附近加快電站建設。然而,這一計劃至少目前看起來仍進展緩慢。還沒有任何證據表明紮布耶的鋰礦已經被納入國家西部開發戰略的版圖,大部分的視線仍然集中在已經高度集群化采礦的柴達木盆地,因為它不光有鋰,主要還是能貢獻鉀和鎂。而紮布耶鹽湖裏驅動未來車輪的鑰匙,現在還是作為儲備資源以等待時機。 

但是電池技術的進展也許會瞬間改變資源的天平。人們已經在海水裏發現了更多的鋰,但其提取技術尚在繈褓之中。或許有一天,還等不到鋰開采完,研究燃料電池的科學家們又獲得了重大進展,那時或許已經不需要鋰了。下一個中東將會在哪裏?這個問題也許沒有意義。更應該考慮的是,誰能掌握最新的技術,誰才能真正引領未來的方向。


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