مریم رضایی، خبرنگار: ایران با کشف ذخایر عظیم لیتیوم در مناطق مختلف خود وارد رقابتی جدی برای تسخیر بازار جهانی باتریها و انرژیهای تجدیدپذیر شده است. این ذخایر که قادر به تأمین ۲۰ درصد نیاز جهانی به لیتیومند، چشم انداز جدیدی از آینده اقتصادی ایران را پیش روی این کشور قرار میدهند. در این گزارش به تحلیل و مقایسه وضعیت ایران با کشورهای پیشرفته ای مانند استرالیا شیلی و چین در صنعت لیتیوم پرداخته میشود گنجینه ای درخشان نهفته که آینده فناوری را روشن تر از همیشه میکند؛ لیتیوم فلزی سبک و گرانبها که از آن به عنوان «طلای سفید» یاد می شود، نیروی محرک انقلاب انرژیهای نو و هوش مصنوعی است ذخایر این عنصر کمیاب در مناطقی چون بیابانهای شور بولیوی تا دشتهای سنگی استرالیا پراکنده اند و جهان برای تسخیر آن رقابتی پرهیجان را آغاز کرده است ولی آیا این طلای مدرن کلید توسعه پایدار خواهد بود؟ لیتیوم یک عنصر نسبتاً فراوان در پوسته زمین است، اما یافتن آن به صورت متمرکز و با عیار اقتصادی قابل استخراج، محدود است. این عنصر یکی از فلزات اساسی برای صنایع مدرن، به ویژه در ساخت باتریهای لیتیوم-یونی برای وسایل الکترونیکی و خودروهای برقی است. ذخایر لیتیوم در جهان به دلیل اهمیت فزاینده آن در انتقال به انرژیهای تجدیدپذیر مورد توجه بسیاری از کشورها و شرکتها قرار گرفته است.

لیتیوم معمولاً در دو نوع ذخیره یافت می شود؛ «ذخایر سنگی» مانند آنچه در استرالیا وجود دارد و آب نمکهای غنی از لیتیوم در دریاچه های نمکی و مناطقی مانند بولیوی، شیلی و آرژانتین (معروف به مثلث لیتیوم). بولیوی دارای بزرگ ترین ذخایر لیتیوم جهان در «سالار دو ییونی» (Salar de Uyuni) است اما بهره برداری از این منابع به دلایل اقتصادی و سیاسی محدود است. آرژانتین یکی از تولیدکنندگان عمده به شمار میرود و شیلی به لطف منابع غنی و زیر ساخت های بهتر برای استخراج به یکی از بزرگترین تولیدکنندگان لیتیوم تبدیل شده است. براساس آخرین آمارها رتبه بندی کشورهای تولید کننده لیتیوم در سال ۲۰۲۴ به این شرح است:

ذخایر پرحاشیه لیتیوم ایران

در اسفند ۱۴۰۱، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی ایران اعلام کرد در استان همدان ذخیره ای با حدود ۸٫۵ میلیون تن کانسنگ لیتیوم کشف شده است. با این حال برخی منابع دیگر این رقم را مورد تردید قرار داده و اعداد کمتری را گزارش کرده اند به عنوان مثال یکی از اعضای کارگروه معدن ریاست جمهوری اظهار کرد شاید به اشتباه این اعداد اعلام شده باشد و ایران صاحب ۲۰ درصد لیتیوم جهان نیست. بنابراین برای تأیید نهایی میزان ذخایر لیتیوم در ایران نیاز به بررسی های دقیق تر و اعلام رسمی از سوی مراجع ذی صلاح است. به هر جهت در حال حاضر ایران در فهرست تولیدکنندگان لیتیوم جهان قرار ندارد و تولید تجاری لیتیوم در کشور انجام نمی شود. با این وجود کشف ذخایر لیتیوم میتواند در آینده نقش مهمی در توسعه صنعت لیتیوم و تأمین نیازهای داخلی و حتی صادرات ایفا کند. این گفته را دکتر علیرضا شهیدی رئیس سابق سازمان زمین شناسی در گفت وگو با ایسنا این گونه تأیید میکند در زمینه ذخایر لیتیوم به عنوان عنصر مهم در توسعه ذخیره سازها و باتریها در کشور متأسفانه کارهای تحقیقاتی زیادی انجام نشده است و ما در سازمان زمین شناسی مطالعاتی را در شورابه ها و پگماتیتها (pegmatite) که منشأ لیتیوم است اجرایی کردیم، ولی هنوز به ذخیره اقتصادی و قابل توجهی نرسیدیم. ما به دنبال اینیم که در اکتشافات جدید ذخایر اقتصادی را شناسایی کنیم. » شهیدی تأکید میکند در حال حاضر ذخایر شناسایی شده لیتیوم دارای عیار پایین

و ذخیره کم است و چنین ادامه میدهد لیتیوم عنصری است که عیار آن در شورابه های ایران باید بالای ۱۵۰ تا ۲۰۰PPm باشد، ولی ذخایری که تاکنون ما شناسایی کردیم کمتر از ۱۰۰PPm است و این ذخایر به اندازه ای نیست که بخش خصوصی تمایل به انجام فعالیت اقتصادی روی آن را داشته باشد.» عنصر لیتیوم در ایران به غیر از شورابه ها در لیتیوم سنگی در پگماتیت ها نیز وجود دارد و به گفته رئیس سابق زمین شناسی اخيراً محققان این سازمان طرحی را ارائه داده که بر اساس آن کلیه پگماتیت هایی را که در سطح کشور وجود دارد مورد ارزیابی در زمینه لیتیوم قرار دهد که نتایج آن در یک تا دو سال آینده مشخص خواهد شد. عنصر لیتیوم به غیر از دریاچه ارومیه در دریاچه نمک قم نیز وجود دارد ولی به گفته محققان این حوزه عیار محتوایی این لیتیوم کم است و به طور کلی در هیچ شورا به ای در ایران ذخایر لیتیوم اقتصادی نداریم و در حدود ۳۰ تا ۴۰ PPm برآورد شده است که اقتصادی نیست ولی آنها اعلام میکنند که در این زمینه اطلاعات ما کامل نیست و باید منتظر نتایج تحقیقات باشیم.

توسعه خودروهای برقی و هوش مصنوعی چالش دنیای لیتیوم

لیتیوم یک ماده کلیدی برای انرژی های پاک، باتریهای خودروهای الکتریکی و ذخیره سازی انرژی است. این باعث شده که کشورها برای تضمین دسترسی به منابع لیتیوم رقابت کنند از سوی دیگر به موازات پیشرفت های فناورانه منابع جدیدی از لیتیوم مانند استخراج از رسها و منابع دریایی در حال کشف و بهره برداری.اند. بر این اساس لیتیوم به خودی خود یک عنصر نادر نیســـــت امـــــا محدودیت های اقتصادی، جغرافیایی و زیست محیطی باعث شده که به یک منبع استراتژیک و حساس تبدیل شود.

لیتیوم به دلیل خواص شیمیایی و فیزیکی خاص خود کاربردهای متنوع و حیاتی در صنایع مختلف دارد یکی از پرکاربردترین این عنصر در باتری های لیتیوم-یونی و باتریهای قابل شارژ است که در ابزارهایی چون تلفن های همراه لپ تاپ ها دوربینها خودروهای الکتریکی و ذخیره سازی انرژی استفاده میشوند لیتیوم در خودروهای برقی (EV) نقش بسیار کلیدی دارد زیرا در ساخت باتری های لیتیوم-یونی، که قلب این خودروها هستند استفاده میشود این باتری ها منبع اصلی ذخیره و تأمین انرژی برای حرکت خودروهای برقی محسوب می شوند؛ باتریهای لیتیوم-یونی به دلیل وزن کم و توان ذخیره انرژی بالا گزینه ایدئال برای خودروهای برقی .اند این ویژگیها به خودروهای برقی کمک می کنند تا برد بیشتری داشته باشند. باتریهای مبتنی بر لیتیوم در برابر چرخه های متعدد شارژ و تخلیه انرژی مقاومند که به افزایش طول عمر این باتریها کمک میکند. در حالی که لیتیوم در دنیا خودروهای برقی تاج پادشاهی و حکمرانی بر سرگذاشته بود با وزیده شدن بادهای هوش مصنوعی قلمرو دیگری یافت تا در آن یکه تازی کند؛ این عنصر با تأثیر غیر مستقیم خود نقش کلیدی در توسعه فناوریهای مورد نیاز برای اجرای سیستم های هوش مصنوعی دارد خودروهای خودران یکی از حوزه های پرکاربرد هوش مصنوعی اند این خودروها از باتری های لیتیوم-یونی به عنوان منبع انرژی بهره می برند پیشرفت در فناوری لیتیوم و افزایش ظرفیت باتریها به بهبود ،برد عملکرد و قابلیتهای این خودروها کمک میکند. بسیاری از دستگاه های هوشمند مانند گوشیهای هوشمند لپ تاپها، و گجت های اینترنت اشیا از هوش مصنوعی استفاده میکنند. این دستگاهها به باتری های لیتیوم-یونی برای عملکرد بدون وقفه نیاز دارند. کارایی این باتری ها امکان استفاده گسترده از این دستگاهها و پیشرفت فناوری هوش مصنوعی را فراهم میکند همچنین مراکز داده که الگوریتم های پیشرفته هوش مصنوعی را اجرا میکنند نیاز به منابع انرژی پشتیبان پایدار دارند. باتری های لیتیوم یونی به دلیل سرعت شارژ و دشارژ بالا و توانایی ذخیره انرژی زیاد به طور گسترده برای UPS منابع تغذیه بدون وقفه) و سایر سیستم های ذخیره انرژی استفاده میشوند رباتها، از جمله ربات های هوشمند مجهز به سیستمهای AI به منبع انرژی با وزن سبک و کارآمد نیاز دارند. باتری های لیتیوم-یونی به دلیل تراکم انرژی بالا و عمر طولانی انتخاب ایدئالی برای تغذیه این رباتها هستند این ضرورت موجب شد تا در دهه ۹۰ دانشگاهها و در گام بعدی دولت اقدام به توسعه باتری ها در کشور کردند.

آغاز دهه ۹۰ هنگامه ورود ایران به جریان توسعه باتریها

دکتر مهران جوانبخت، استاد دانشکده شیمی گروه آموزشی شیمی کاربردی و آلی و مجری طرح کلان باتری های لیتیوم-یون در گفت وگو با «فرهیختگان» فعالیت در زمینه توسعه باتری ها را مربوط به سال ۱۳۹۰ میداند و چنین ادامه میدهد در آن زمان موضوع توسعه باتری ها به ویژه باتری های لیتیوم-یون را در دستور کار قرار دادیم و متعاقب آن در سال ۱۳۹۲ طرح کلان باتری لیتیوم-یون از سوی شورای عالی انقلاب فرهنگی مصوب و از ما خواسته شد تا نقشه راهی برای باتری ها طراحی کنیم و طی یک سال نقشه راه آن تهیه شد. وی مشارکت دانشگاهها در این حوزه را گام دیگر توسعه ذخیره سازها در کشور ذکر کرد و یادآور میشود: «راه اندازی آزمایشگاهی در این زمینه در دانشگاه امیرکبیر گام دیگر ما در این حوزه بود و با تأسیس این ازمایشگاه بیش از ۴۰ دانشجوی کارشناسی ارشد و دکتری در حوزه باتری فارغ التحصیل شدند. انتشار بیش از ۸۰ مقاله و ۵ یواس پتنت در حوزه باتری و پیل سوختی از دیگر دستاوردهای این طرح بوده است.» ورود به موقع به توسعه فناوری گام مهم کشور در توسعه باتری های لیتیومی بود به گونه ای که جوانبخت تأکید میکند: «در زمانی ما توسعه باتری های لیتیومی را شروع کردیم خودروهای برقی به صورت کنونی توسعه نیافته بود. در آن زمان رویکرد ما این بود که با توسعه باتریها در بازارهای جهانی جایگاه مناسب تری را کسب کنیم و با توجه به اینکه محصول گلوگاهی خیلی از حوزه ها از جمله حمل و نقل برقی، نیروگاه های خورشیدی، الکترونیک و دفاعی به شمار میرود تحقیقات برای توسعه باتری ها در دانشگاه ها شروع شد.» عضو هیئت علمی دانشگاه امیرکبیر با تأکید بر اینکه تحقیقات انجام شده در دانشگاه در حوزه باتریها تا ۴ TRL ،بود اظهار کرد: «چالش اصلی که در این حوزه وجود دارد این است که اینها مگاپروژه هایی اند که حتماً می بایست سیاست گذاریهای دولتی و صنعتی همسو با این فعالیتها اتخاذ شود.»

باتری ها هستند میخواهم بگویم جامعه دانشگاهی به موقع در حوزه باتری ها وارد شد ولی تا زمانی که دانشگاه صنعت و دولت همسو نشوند نمیتوان به خروجی قابل اتکایی امیدوار بود هر چند که در دانشگاه ها رویکرد حرکت به سمت تکنولوژیهای جدید را دارند و نهادهایی چون ستاد نانو و بنیاد علم ایران نیز از پروژه ها حمایت می کند.»

فقط یک درصد اعتبار طرح کلان باتری های لیتیومی محقق شد

مگاپروژه های باتری ها یکی از هیجان انگیزترین موضوعات در زمینه فناوری و انرژی اند که میتوانند تأثیرات بزرگی روی صنعت خودروهای الکتریکی، انرژیهای تجدیدپذیر و حتی شبکه های برق داشته باشند. این پروژه ها معمولاً به دنبال ایجاد باتریهایی با ظرفیت بیشتر، شارژ سریع تر، طول عمر بالاتر و هزینه کمترند به گفته این استاد دانشگاه امیرکبیر پروژه های حوزه باتریها پروژه های بزرگی اند که حتماً باید در سطح بین المللی مطرح شوند چون ممکن است در کشوری تولید ماده اولیه اقتصادی باشد در کشور دیگری بخش مونتاژ مزیت نسبی باشد. به این صورت نیست که در یک کشور زنجیره کامل باتری از معدن تا صنعتی سازی آن را به پیش برود و از این منظر حتماً لازم است نگاه و عزم ملی داشته و حتی اگر در جاهایی نیاز باشد با کشورها دیگر مشارکت و همکاری داشته باشیم.» جوانبخت سرنوشت طرح کلان ملی باتریهای لیتیومی را اینچنین توصیف میکند این طرح ها در مقطعی تصویب شدند و با تصویب طرح باتریهای لیتیومی که من مجری آن بودم شاید بتوان گفت که تنها یک درصد از اعتبار این طرح اختصاص یافت. این یک درصد اعتبارات هم صرف تهیه نقشه راه شد. متأسفانه توجهی که لازم بود، صورت نگرفت.»

خسارت خاموشی صنایع

می توانست سرمایه توسعه ذخیره سازها باشد زندگی امروزه ما به گونه ای شده که بدون ذخیره سازها و باتری ها نمی توانیم رفاه کامل داشته باشیم؛ ذخیره سازها در گوشیها و ساعتهای هوشمند تا لپ تاپ، تجهیزات پزشکی UPS ،خودروها پهپادها، حوزه های دفاعی و نیروگاهی کاربرد دارد و به این صورت ما در فضای این تجهیزات تامین کننده انرژی محصور شده ایم جوانبخت به خاموشهای تابستان امسال اشاره می کند و با بیان اینکه صنایع در تابستان امسال حداقل یک روز با قطع برق مواجه بودند، گفت: در گزارشها خواندم که این قطعی برقها ۱۰ میلیارد دلار به صنایع خسارت وارد کرده است و اگر خرابی دستگاه ها و سیستم های صنعتی را به آن اضافه کنیم این عدد بیشتر میشود اگر همین معیار ۱۰ میلیارد دلار خسارت صنایع را بپذیریم میتوانیم با توسعه ذخیره سازها و باتریها انرژی را در زمانی که نیاز نیست ذخیره و در زمان لازم از آن بهره برداری کنیم و به این صورت از خسارات تحمیل شده به صنایع جلوگیری کنیم.» وی عدم اجرای کامل طرح کلان باتریها را نشان دهنده عدم توجه مسئولان به حوزه استراتژیک ذخیره سازها میداند که کشور از آن غافل ماند.

معرفی جایگزینی برای لیتیوم با هدف جبران عقب ماندگیها

در حالی ایران در حوزه باتریهای لیتیوم درجا زد که آینده باتری های جهان بسیار امیدوارکننده و پر از نوآوریهای بزرگ است. با توجه به نیاز روزافزون به انرژی های پاک و ذخیره سازی کارآمدتر، پیش بینی می شود که فناوری باتری ها یکی از محورهای اصلی تحول جهانی در دهه های آینده باشد. به همین منظور سال ۱۴۰۱ تفاهم نامه سه جانبه بین دانشگاه صنعتی امیرکبیر، پژوهشگاه مواد و انرژی و ستاد توسعه فناوریهای حوزه فضایی و حمل و نقل پیشرفته معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری منعقد شد که بر اساس آن، مرکز ملی توسعه فناوری باتری های لیتیومی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر ایجاد شود. این مرکز با هدف توسعه همکاری های فناورانه طراحی محصول و توسعه بازار مرتبط با باتریهای پیشرفته لیتیومی و نسل جدید آنها برای کاربرد در حمل و نقل الکتریکی و سامانه های فضایی فعالیت خواهد کرد.

اسفند ۱۴۰۲ نیز بزرگ ترین واحد تولید باتریهای صنعتی و لیتیومی در کشور راه اندازی شد. این واحد با ظرفیت تولید سالیانه ۴۰۰ میلیون آمپر ساعت، نیاز داخلی کشور را تأمین کرده و امکان صادرات را نیز فراهم میکند. با افتتاح این کارخانه تمام اتوماتیک طراحی و تولید پک باتری های لیتیومی برای وسایل حمل و نقل الکتریکی نیز میسر شده است. با این اقدامات ایران در مسیر خودکفایی در تولید باتریهای لیتیومی قرار گرفته و زمینه توسعه فناوریهای پاک و حمل و نقل الکتریکی در کشور فراهم میشود. این محقق حوزه باتریها معتقد است با جایگزین کردن سایر حوزه ها می توان عقب ماندگی کشور در زمینه باتریهای لیتیومی را جبران کرد. جوانبخت در تشریح راهکار خود میگوید: باتریهای جایگزین لیتیومی در دنیا در حال توسعه است که به سطح آمادگی فناوی ۵ و ۶ و بعضا ۷ رسیده است که شامل باتریهای سدیم-یون روی یون، باتریهای آلومینیوم-آیون و باتری های جریانی میشود این باتریها هر چند به تولید انبوه نرسیده ولی به تجاری سازی نزدیکند مهمترین نوع این دسته از باتریها باتریهای سدیم-یون و زینک یون هستند. این باتریها شاید ویژگی های باتریهای لیتیومی را نداشته باشند ولی از نظر منابع اولیه بسیار با شرایط کشور ما سازگاری دارند.»

او معتقد است کشور منابع شناخته شده ای از لیتیوم ندارد و ادامه می دهد: «گزارش رسمی و معتبری از منابع این عنصر نداریم و اگر حتی این معادن را در کشور داشته باشیم استخراج لیتیوم از معدن و وارد کردن آن به چرخه تولید باتری، به طور متوسط حدود ۱۰ سال زمان نیاز است ولی از منابع سدیم و آلومینیوم، روی و سدیم به جای لیتیوم برای تولید باتری های سدیم روی و آلومینیوم روی استفاده کنیم این باتریها ممکن است برای خودروهای برقی استفاده نشود ولی هم اکنون از این باتریهای سدیم - یون در دوچرخه ها و موتورسیکلت های برقی قابل استفاده است و کشور چین احداث کارخانه تولید باتری های سدیم یون را شروع کرده است. باتریهای روی-یون در حوزه های نیروگاهی و در محلهای تجاری قابل بهره برداری است چون در این حوزه ها نیاز به چگالی توان یا انرژی بسیار بالایی نداریم، می توانیم از این باتریها به صورت ایستگاهی استفاده کنیم. باتری ها به عنوان قلب تحول در انرژی و فناوری در انقلاب صنعتی چهارم، در دهه های آینده نقش اساسی ایفا خواهند کرد؛ از خودروهای الکتریکی با برد طولانی گرفته تا خانه های هوشمند و شبکه های برق باتریها پایه گذار یک جهان پایدار و کم کربن خواهند بود و اگر از همین الان به سمت ذخیره سازهای سدیمی و آلومینیومی حرکت کنیم با عبرت گرفتن از عقب ماندگی کشور در حوزه باتریهای لیتیومی می توانیم در بازارهای بین المللی جایگاهی را برای خود به ثبت برسانیم.