DLE（直接リチウムイオン抽出）とは

DLE（Direct Lithium Extraction）は、バッテリーなどに使われるリチウムの抽出方法の一つであり、クライメートテックの文脈で注目を集めています。
以下にDLEの概要、プロセスの解説、他の方法との比較、そしてクライメートテックの観点からの注目理由について解説します。

概要:

DLEは、リチウムを地下水、塩湖、地下水層などから直接抽出する技術です。これにより、従来のリチウム採掘方法と比較して、より効率的で環境に優しい手法とされています。

プロセス

採取地の選定:
- 地下水や塩湖においてリチウム濃度が高い場所を選定するために、地質学的な調査が行われます。地層の構造や水質の分析を通じて、最適なリチウム濃縮地を特定します。
採取水の取得:
- 地下水や塩湖の水を採取し、これを処理してリチウム濃縮液を得ます。この際、採取した水の処理プロセスが重要で、不純物や他の金属イオンの影響を最小限に抑えます。
リチウム濃縮液の生成:
- 得られた水からリチウム濃縮液を生成するために、イオン交換や溶媒抽出といった技術が使用されます。これにより、リチウムが他のイオンとの混合を克服し、高濃度のリチウム濃縮液が得られます。
選択的なリチウム分離:
- テクノロジーにより、リチウムを他の成分から高い選択性で分離します。例えば、セレクティブイオン交換樹脂や特定の有機溶媒が使用され、リチウムを効率的に取り出します。
精製プロセス:
- 得られたリチウム濃縮液を高度に精製します。これには蒸留、沈殿、フィルタリングなどの工程が含まれ、高純度なリチウムを得るために不純物を除去します。

抽出方法

異なる処理方法によるリチウム抽出技術はさまざまであり、現在商業化に近い段階にある主要な技術は吸着法、イオン交換法、および溶媒抽出法の3つである。これらの手法について簡単にまとめます。

吸着法:
- 原理: 吸着剤を使用して処理溶液中の塩化リチウムを物理的に吸着させ、その後洗浄して不要なイオンを取り除くことでリチウムを抽出。
- 吸着剤: リチウムアルミニウム層状複水酸化物塩化物吸着剤（LDH）など。
- 特徴: 酸洗浄や化学薬品を使用せず、環境負荷が小さい。
イオン交換法:
- 原理: イオン交換体を処理溶液に分散させ、リチウムイオンを選択的に採取して抽出。
- イオン交換体: シリカゲルやマンガン酸化物など。
- 回収率: 約90％と高い回収率が期待されている。
溶媒抽出法:
- 原理: 吸着性・イオン交換の特性を持つ液相を介し、塩水から塩化リチウムまたはリチウムイオンを抽出。
- 特徴: 比較的高濃度のリチウムを抽出できる可能性があるが、有機溶媒の環境への負荷や、低濃度カルシウムとマグネシウムの対象でのみ機能すること、比較的高価であることが課題。

これらの手法は、それぞれ異なる特性や利点、課題を持ち、商業化の段階では吸着法、イオン交換法、溶媒抽出法が注目されています。また、膜プロセスを使った技術も開発されており、実証結果については有望とされています。

他の方法との比較:

他の方法と比較した際のメリットとデメリットを解説します。

メリット:

選択性の向上:
DLEは高い選択性を持つため、リチウム以外の成分を極力排除できます。
エネルギー効率:
従来の鉱石採掘や蒸発池法よりもエネルギー効率が優れており、環境負荷が低いです。
地域依存性の軽減:
DLEは地下水や塩湖からリチウムを抽出するため、地域による供給の制約が少なくなります。

デメリット:

技術の新規性:
DLE技術はまだ発展途上であり、特に大規模な商業生産への展開には技術的な課題が残っています。
初期投資の高さ:
DLEの導入には高い初期投資が必要であり、これが普及の障害となる可能性があります。

クライメートテックの文脈での注目理由:

環境への貢献:
- リチウムはEV等バッテリー製造に欠かせない鉱物ですが、環境に優しいEVの部品を製造するために環境を破壊してしまっては本末転倒です。DLEはエネルギー消費が低く、環境に優しい抽出方法であるため、気候変動への対策に貢献できます。
サステナビリティの追求:
- サステナビリティの観点から、リチウム供給の持続可能性向上に寄与することが期待されます。
需要の増加:
- 電気自動車や再生可能エネルギーの急速な普及に伴い、リチウムの需要が増加しており、DLEは持続可能な供給源として注目を浴びています。米国自動車大手のGM（General Motors）は、2023年4月にDLE技術を開発するEnergy Exploration Technologies（通称：Energy X）に対するシリーズBの投資に参加し、総投資額は5,000万ドルとなり、GMが最大の出資者であることが発表されました。Energy Xはプエルトリコを拠点とするエネルギー開発のスタートアップであり、膜を用いた抽出技術、溶剤を用いた抽出技術、吸着剤を用いた抽出技術などを組み合わせたDLE技術の開発を行っています。
  GMの投資の主な狙いは、電気自動車（EV）用のリチウムイオンバッテリーの原料供給を確保することです。GMはこの出資だけでなく、Energy Xとのリチウム抽出技術・生成技術の共同開発も進めることを発表しています。バッテリー用途のリチウムの安定確保は、GMや他の自動車メーカーにとって重要な課題であり、今後は自動車メーカーによるDLE技術や資源への投資が一層活発化することが予想されます。