米エネルギー省（DOE）はこのほど、カリフォルニア州のソルトン湖の地下に膨大な量のリチウムが眠っていることを突き止めた。

ソルトン湖にリチウムが眠っていることはこれまで知られていたが、それがどれ程の埋蔵量なのかは明らかになっていなかった。ローレンス・バークレー国立研究所が実施した大規模な分析結果は、それがこれまで考えられていたよりもはるかに多い事を突き止めた。

Gavin Newsom知事によって「リチウムのサウジアラビア」と呼ばれるこの地域の地下貯水池は、3,400キロトンのリチウム生産に相当する埋蔵量を有し、これは電気自動車のバッテリー3億7,500万個分を作るのに十分な量だという。

この発見により、ソルトン湖は世界最大級のリチウム塩鉱床となり、リチウム生産に対するアメリカのアプローチに激震が走ることが予想される。

「リチウムは、経済を脱炭素化し、2030年までに電気自動車を50％普及させるというBiden大統領の目標を達成するために不可欠です。この報告書は、クリーンでフレキシブルな発電を拡大すると同時に、国内でリチウム産業を構築する一世代に一度の機会を確認するものである。アメリカのイノベーションを活用すれば、クリーンエネルギーの未来をリードし、雇用と強力な国内サプライチェーンを創出し、国家のエネルギー安全保障を強化することができる」と、エネルギー効率・再生可能エネルギー担当首席次官補Jeff Marootian氏は声明で述べた。 

ソルトン湖がクリーンエネルギーの可能性に沸く

干ばつ、熱波、魚の大量死で話題になったカリフォルニアの生態系災害の拠点として悪名高いソルトン湖だが、グリーン・エネルギー・ルネッサンスに沸いている。

ソルトン湖の既知地熱資源地域（KGRA）は、地熱発電能力を400メガワット（MW）から2950MWに増加させると推定されている。

DOEの調査では、ソルトン湖は、数十年にわたる世界のリチウム需要を満たす、あるいはそれを上回る重要な役割を果たすと位置づけられている。

しかし、この可能性には課題も伴う。DOEは、リチウム貯留層によって米国はリチウムを自給できるとしているが、この資源を商業的規模で利用し、抽出することは困難な課題である。

Berkshire Hathaway EnergyやControlled Thermal Resourcesなどの企業は、すでにかん水からリチウムを効率的に抽出する技術に投資している。現在リチウムの抽出に普及している露天掘削や大規模な蒸発プールといった環境に有害な方法から脱却し、直接リチウム抽出（DLE）技術の開発に重点を置いている。

ソルトン湖が潜在的なリチウム大国として浮上するにつれ、大規模なリチウム抽出の実現可能性と持続可能性について疑問が生じる。

「このプロジェクトが実を結ぶまでには、まだ長い道のりがある」と、Electrekは報じている。

Los Angeles Timesは、ソルトン湖のかん水からのリチウム抽出を成功させた企業はなく、この試みの実用性と経済性に疑問があると指摘し、懐疑的な見方を加えている。

しかし、国産リチウムの魅力は、環境に優しい抽出方法と相まって、多額の投資を呼び起こしている。GM、Stellantis、Fordといった企業が、すでにソルトン湖からのリチウム確保に向けてパートナーシップを結んでおり、この地域の可能性に対する業界の自信を示している。

こうした不確実性にもかかわらず、クリーンエネルギーの未来、国産リチウムの奔流、熟練した雇用の急増という夢は、依然として強力な動機となっている。

論文

• Earth & Environmental Sciences: Characterizing the Geothermal Lithium Resource at the Salton Sea

参考文献

• Energy.gov: U.S. Department of Energy Analysis Confirms California’s Salton Sea Region to Be a Rich Domestic Lithium Resource
• Los Angels Times: The Salton Sea has even more lithium than previously thought, new report finds
• via Electrek: A California lake has enough lithium to power 375 million EVs

研究の要旨

より持続可能で再生可能な未来に向けたエネルギー転換は、世界的に極めて重要な取り組みである。米国にとってこの転換の中心は、電気自動車や再生可能エネルギー貯蔵システムに不可欠な高性能バッテリーの生産において重要な鉱物である、国産リチウムの重要な役割である。このため米国は、エネルギー安全保障を強化し、サプライチェーンの脆弱性を軽減し、地域資源を活用することで経済成長を促進するため、バッテリー用リチウムの国内サプライチェーンに多額の投資を行っている。その顕著な例が、Biden政権による「米国電池材料イニシアティブ」であり、これは28億ドルの超党派インフラ法（The White House, 2022）に盛り込まれた。カリフォルニア州インペリアル郡にある「ソルトン湖既知地熱資源地域」は、地下深くの地熱貯留層にある鹹水保有リチウムのため、潜在的な米国内リチウム資源として特定されている。米国エネルギー省が資金提供した分析では、ソルトン海地熱貯留層におけるリチウム資源開発に関連する機会と課題、郡と周辺地域への潜在的な環境的・社会的影響の概要が示されている。この地域の地質学的歴史から、地下のかん水に含まれるリチウムは、過去数百万年にわたって周期的に堆積してきたコロラド川からの水や堆積物、インペリアル・バレーを囲む山脈の岩石、過去の地質学的事象によるリチウムを含む火山岩や火成岩の貫入物など、複数の供給源からもたらされた可能性がある。さらに、流域に流れ込んだリチウム含有水の蒸発濃縮や、循環する地熱かん水による堆積物や岩石からのリチウムの溶出など、いくつかのプロセスによって、かん水中のリチウムが濃縮されたと考えられる。既存の地熱発電所がある地域であるソルトン湖地熱フィールドでの地熱ブラインの生産量は、2004年以降、年間平均1億2,000万トン強である。おおよそのリチウム塩水濃度を198ppmとすると、これらの生産塩水に含まれる溶存リチウム量は、炭酸リチウム換算で年間12万7000トンと推定される。ソルトン湖地熱貯水池のよく特性化された部分に含まれる溶存リチウムの総量は410万トンLCEと推定され、推定資源量を反映させるために空隙率と貯水池総面積の仮定を増やすと、推定総資源量は1800万トンLCEに増加する。アナリストは、貯留層岩石中のリチウム濃度を測定し、深度や鉱物学によって異なることを示した。これらのデータは、貯留層の概念モデルとコンピューターモデルの改良に役立てられた。具体的には、貯留層の2つの補完的なコンピューターモデルが開発された。最初のモデルは、過去の生産と再圧入のデータを使って、この地域の地熱発電のおよそ 30 年間の歴史をシミュレートし、次にそのモデルを使って 30 年間の予測期間をシミュレートした。この予測では、生産と再注入率は現在のレベルで継続するが、2024年1月1日から生産された地熱ブラインから95％のリチウムを除去すると仮定した。このモデルによると、リチウム回収率は毎秒0.8キログラムから0.3キログラムへと、半分以上減少した。リチウムの回収と地熱エネルギーの活用の両方を最適化した予測シナリオでは、リチウム生産率をより効果的に維持できると予想される。2つ目のモデルでは、貯留層内でのブラインの動きとリチウムの化学反応性について、より詳細なシミュレーションを行った。その結果、比較的安定したリチウム含有鉱物の反応は遅く、かん水中のリチウムの主な補給メカニズムは、生産貯留層の下から対流するリチウムに富んだかん水の上昇流であることが示された。しかし、これらの補充速度は、リチウムの大幅な増加をもたらすほど速くなく、リチウム資源の長期的な持続可能性を制限する可能性がある。これらのモデルは予備的なものであり、流体の補給速度、地熱システムに存在する鉱物、それらの化学的性質と反応性についての現在の理解に基づいていることに注意することが重要である。これらのモデルと関連する予測を改善するために、さらなる研究が必要である。報告書はまた、地域の水資源、大気質、化学物質の使用、固形廃棄物処分の必要性、そして地熱発電とリチウム採掘活動に関連する地震リスクへの潜在的影響についても検討した。これらの調査は、適切なモニタリングと検証システム、そして適切な緩和技術をもって進める必要性を強調した。しかし、これらのことが適切に行われれば、リチウム開発が環境に大きな悪影響を与えることはないだろうということが、この分析で示されている。具体的には、地熱エネルギー生産とリチウム採掘の拡大は、この地域の水の利用可能性にささやかな影響を与える。最初の見積もりでは、現在提案されている地熱エネルギーとリチウム回収事業には、この地域の歴史的に利用可能な水供給の3％程度が必要になるとされている。地熱発電やリチウム生産の拡大が、人間の消費に使われる水の利用可能性や水質に影響を与えるとは予想されておらず、ソルトン海の水質に直接影響を与えることはない。しかし、米国西部の長期的な干ばつ状況は、コロラド川を水源とするこの地域への水の供給を将来制限する可能性がある。分析で特定された全ての汚染物質（粒子状物質、硫化水素、アンモニア、ベンゼン）の地域大気排出に関して、地熱エネ ルギーの拡大とリチウム採掘の追加は、全体として影響は小さい。地熱発電とリチウム抽出に使われる化学物質は、産業環境での化学物質の使用と同じであり、現在使われて いる化学物質の中に、残留性有機汚染物質や急性毒性化学物質は含まれていない。地下を移動する流体は、地下の圧力と応力に影響を与え、地震活動を誘発する可能性がある。地熱エネルギー生産の初期には、ソルトン湖地熱フィールドにおける地震発生率の増加は、エネルギー生産活動と強い相関関係があった。地熱エネルギー生産が始まってからも、ソルトン湖地熱フィールドの地震ハザードは、周辺地域と比 較して増加していない。分析から得られた技術的な成果に加え、この報告書では、地域の状況や優先事項を理解し、情報を共有し、 フィードバックを集めるための効果的なコミュニケーションの方法を特定することで、リチウム調査にコミュ ニティ参加を取り入れるための初期の取り組みについて述べている。報告書には、資源とその潜在的な影響についてより全体的な理解を可能にするために、地域の社会的・歴史的背景に関する情報を盛り込み、公開会合を傍聴し、地域を訪問し、地元組織と協議することによって、地域社会の主要な質問を特定した。この報告書では、今後の調査活動において、どのように地域社会の懸念に対処し、より地域社会に関与した活動を実施できるかについて提言している。これには、地元組織との正式なパートナーシップの構築や、継続的な対話とフィードバックの機会を促進するためのコミュニティ諮問委員会の設置などが含まれる。今後の研究では、報告書に示されたモデルやシナリオを基にさらに改良を加え、地域コミュニティとの関わりを深めるよう努める。