为了实现碳中和目标,锂离子电池的使用量将会激增,锂离子电池已成为清洁能源发展的关键支撑技术,如电网储能和新能源汽车应用等。与此同时已经迅速拉升了对锂资源的需求。近期,杭高院环境学院和中科院生态环境中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室等以“Emerging Research Needs for Characterizing the Risks of Global Lithium Pollution under Carbon Neutrality Strategies” 为题在Environ. Sci. Technol.发表文章呼吁重视和加强碳中和战略背景下的锂污染研究(Environ. Sci. Technol., doi: 10.1021/acs.est.3c01431)。
文中描绘了碳中和背景下全球锂资源的需求趋势、锂的全球物质流和基于全生命周期模型的综合效益评估框架(图1)。结果显示,从2020到2040年,全球锂资源的需求量将提升5-40倍,其中,新能源领域(新能源汽车和电网储能)对锂电池的需求将主导未来全球锂资源的需求趋势。全球物质流分析结果显示,超过80%的锂资源将进入到水体、土壤和大气等环境中,可能会在锂相关的工业区域或人口密集地区造成潜在的锂污染问题。但是,目前政府和环保部门等并没有发布强制性的饮用水和污水中锂含量限定值。
基于以上研究背景,文中提出了加强碳中和背景下锂污染的未来研究需求:1)开展基于全生命周期模型评价碳中和背景下锂开采与应用的综合效益评估。2)更全面的理解锂污染的环境效应和健康风险,包括环境行为、暴露途径(呼吸、饮食、皮肤)、生态毒理学效应等。3)示踪环境中锂污染的来源和过程。4)提高锂离子电池的回收技术及其产业化应用能力。
该论文的第一作者为国科大杭高院环境学院江桂斌院士工作室的杨学志助理研究员,通讯作者为刘倩研究员。通过方法学创新和初步现场研究,课题组已经获得了我国部分水体锂污染的数据,发现个别水体锂污染已经达到100 μg/L, 超过了EPA对饮用水中锂浓度的推荐值(10 μg/L)。
该工作得到了国家自然科学基金和国科大杭高院自主交叉项目的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.est.3c01431
图1 全球锂资源需求趋势(a),全球煤利用的锂通量变化趋势(b),全球工业活动涉及的锂的物质流框架(c),锂使用的全生命周期评估框架(d)。