아칸소주에서 대규모 리튬 발견…미국 에너지 희망의 불을 지피다
- hjifep
- 2024년 12월 18일
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최종 수정일: 2025년 1월 16일
스맥오버 지층 500만 톤 이상 매장, 전 세계 수요를 초과할 수 있다.
원문 링크 보기: https://www.theearthandi.org/post/huge-lithium-discovery-in-arkansas-sparks-hope-for-us-energy
최근 미국 지질조사국(USGS)의 연구에 따르면 아칸소주 남서부에서 잠재적인 '게임 체인저' 리튬 매장지가 발견되었다.
텍사스에서 플로리다까지 6개 주에 걸쳐 있는 쥐라기 시대의 석회암과 백운석 지역인 스맥오버 지층에는 약 500만~1900만 톤의 리튬이 매장된 것으로 추정된다.
스맥오버 유전 염수에서 리튬을 상업적으로 채취할 경우, 리튬은 미국 국내 에너지 자원에 크게 기여할 것이라고 USGS는 밝혔다. "저류층 매개변수 및 지질학적 정보와 함께 이러한 예측 리튬 지도를 사용하여 아칸소 남부의 스맥오버 지층 염수에 510만~1900만 톤의 리튬이 있는 것으로 산정했으며, 이는 현재 미국 리튬 자원 추정치의 35~136%에 해당한다." 9월에 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 발표된 USGS 연구의 수석 저자 캐서린 니어림(Katherine J. Knierim)은 이렇게 썼다.
이 발견은 전 세계적으로도 영향을 미친다.
"스맥오버 염수에 존재하는 500만 톤의 리튬에 대한 낮은 추정치는 국제에너지기구(IEA)가 2030년 전기자동차에 대한 전 세계 리튬 수요 전망의 9배 이상에 해당한다."고 USGS는 말했다.
스태티스티아(Statistia.com)에 따르면, 전 세계 리튬 수요는 2022년 72만 톤에서 2030년 310만 톤으로 증가할 것으로 예상된다. 이러한 성장의 대부분은 전기자동차 배터리 시장 덕분이다.
수질 테스트와 머신러닝을 결합한 이 새로운 리튬 발견은 업계 뉴스레터인 서플라이 체인 다이브 (Supply Chain Dive)에서 ‘보물창고’로 묘사되었다. 또한 미국 국내 리튬 생산의 ‘게임 체인저’가 될 수 있다고 뉴스레터는 말했다.
현재 전 세계 리튬의 60%는 칠레, 아르헨티나, 중국, 미국 네바다주 클레이턴 밸리에서 생산되고 있다. 현재 미국은 리튬의 25% 이상을 수입에 의존하고 있다.
리튬 및 소금물
연구에 따르면, 스맥오버 리튬 매장량은 소금물 1리터당 400밀리그램 이상의 농도로 소금물에 용해되어 있다. 리튬은 석유, 가스 및 브롬 작업에서 발생하는 폐기물 스트림으로 생성된 염수 내에서 표면으로 떠올랐다. 연구진은 2022년에 5000톤의 용해된 리튬이 소금물 속에서 수면 위로 올라왔다고 계산하며, 폐기물에서 귀중한 상품을 추출할 수 있는 잠재적 기회를 언급했다.
염수에서 리튬을 회수하는 기술은 아직 테스트 및 구현 단계에 있지만, 금속기술 뉴스에 따르면 모빌 리튬(Mobil Lithium, 엑손모빌의 사업부문), 앨버말(Albemarle Corp : 세계 최대 리튬 생산업체), 스탠더드 리튬(Standard Lithium Ltd : 미국 에너지부 보조금 수혜 업체로 사우스웨스트 아칸소 리튬 프로젝트)이 모두 리튬 직접추출 기술의 상용화를 위해 노력하고 있다고 한다.
"우리는 탄소 배출량을 줄이면서 리튬을 추출할 수 있는 기술을 보유하고 있다."고 엑슨모빌 저탄소 솔루션의 리튬 글로벌 비즈니스 매니저인 패트릭 하워스는 말한다.
USGS 연구 배경 스토리
USGS가 주도한 이 연구에서 연구원들은 "공개된 데이터와 새로 수집한 염수 리튬 농도 데이터"를 이용하여 ‘랜덤 포레스트 머신러닝 모델’을 훈련하고 스맥오버 지층 염수에서 예측된 리튬의 연속 공간 지도를 만들었다. 그런 다음 "지층 두께, 다공성, 물 대 오일 비율과 같은 지질학적 및 저류층 특성"을 사용하여 염수 속 리튬의 질량을 계산했다.
USGS가 주도한 연구 이전에 과학자들은 이미 펜실베이니아의 마르셀러스 셰일 내 여러 위치에서 다양한 농도와 양의 유전 염수 폐기물 흐름에 리튬이 존재한다는 사실을 알고 있었고, '설명 가능한' 지질학적 변수로 훈련된 모델을 사용하면 지하수 화학을 예측하는 데 도움이 될 수 있다는 사실을 알고 있었다.
소금물 지구화학이 스맥오버 지층의 리튬을 예측하는 데 어떻게 도움이 되는지에 대한 조사도 있었지만, USGS가 이끄는 팀에 따르면 그 조사는 "소금물 샘플 위치에서만 리튬을 예측했다"고 한다.
연구팀에 따르면 스맥오버 염수에서 리튬을 예측하는 데 가장 중요한 5가지 변수 중 두 가지는 염수 내 용존 황화수소(H2S) 농도와 염수 샘플의 깊이였다.
연구진은 다른 지질학적 정보도 리튬 양을 예측하는 데 중요할 수 있으며 향후 모델링 작업에서 테스트할 수 있다고 말했다.
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