เรื่องโดย วีณา ยศวังใจ
เมื่อนวัตกรรมยานยนต์ของโลกกำลังจะเปลี่ยนผ่านจากยุคที่ขับเคลื่อนด้วยน้ำมันเชื้อเพลิงไปสู่ยุคของการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ทำให้การสำรวจเพื่อค้นหาแหล่งน้ำมันปิโตรเลียมแต่เดิมค่อย ๆ แปรเปลี่ยนเป็นการสำรวจเพื่อค้นหาแหล่งแร่ “ลิเทียม” ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญของการผลิตแบตเตอรี่ที่เป็นแหล่งพลังงานของยานยนต์ไฟฟ้า หรือ รถอีวี (EV) และเชื่อกันว่าหากประเทศใดมีลิเทียมอยู่ในครอบครองเป็นปริมาณมากอาจกลายเป็นมหาอำนาจผู้กุมตลาดแบตเตอรี่และรถอีวีในอนาคต
ลิเทียมและแบตเตอรี่ลิเทียม
ลิเทียมคือธาตุชนิดหนึ่งที่อยู่ในกลุ่มของโลหะและเป็นโลหะที่เบาที่สุด โดยลิเทียมบริสุทธิ์มีลักษณะเป็นของแข็งสีขาวเงินและอ่อนนุ่ม สามารถเกิดปฏิกิริยาได้ง่ายมากและติดไฟได้ในอากาศ ในธรรมชาติจึงไม่พบลิเทียมเป็นธาตุอิสระอยู่เดี่ยว ๆ แต่จะพบอยู่ในรูปของสารประกอบแทรกอยู่ในชั้นหินหรือในทะเลเกลือ
นักวิทยาศาสตร์เริ่มคิดค้นวิธีการนำลิเทียมมาใช้ผลิตแบตเตอรี่ในช่วงทศวรรษ 1970 และพัฒนาต่อเนื่องอีกหลายปีกว่าจะได้แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนที่มีประสิทธิภาพ น้ำหนักเบา สามารถชาร์จไฟซ้ำเพื่อให้ใช้งานได้หลายรอบ จนกระทั่งเปิดตัวสู่ตลาดและกลายเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้กันอย่างกว้างขวาง ทั้งในอุปกรณ์ไฟฟ้า อุปกรณ์พกพา และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ โดยเฉพาะโทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก ไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้าที่ตลาดกำลังขยายตัวมากขึ้น ส่งผลให้ความต้องการใช้งานแบตเตอรี่ลิเทียมในปัจจุบันเพิ่มสูงขึ้นแบบก้าวกระโดด และทำให้ลิเทียมกลายเป็นแร่ที่มีมูลค่าจนถูกยกให้เป็นทองคำสีขาวแห่งโลกยุคใหม่
กว่าจะได้ลิเทียมจากเหมืองมาสู่แบตเตอรี่
ดร.พิมพา ลิ้มทองกุล ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมพลังงาน ศูนย์เทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (ENTEC) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ให้ข้อมูลว่า การผลิตลิเทียมในปัจจุบันมีอยู่ 2 รูปแบบ รูปแบบแรกคือลิเทียมที่ผลิตจากน้ำเกลือ (salt brine) ลักษณะคล้ายนาเกลือ แต่เป็นนาเกลือที่มีลิเทียมอยู่ปริมาณมาก ส่วนใหญ่พบอยู่ในอเมริกาใต้ เช่น อาร์เจนตินา ชิลี และโบลิเวีย ซึ่งเป็นเหมืองลิเทียมแห่งแรก ๆ ที่นำเอาลิเทียมออกมาใช้งาน เนื่องจากการผลิตที่ไม่ยุ่งยากซับซ้อนมาก
รูปแบบที่สองคือลิเทียมที่ได้มาจากหินแร่ (hard rock) พบอยู่ในรูปของสปอดูมีน (spodumene) หรือเลพิโดไลต์ (lepidolite) ดังเช่นการสำรวจพบแหล่งแร่ลิเทียมในประเทศไทย เป็นการพบแร่เลพิโดไลต์ในหินเพกมาไทต์ ซึ่งมีความสมบูรณ์ของลิเทียมเฉลี่ยร้อยละ 0.45 โดยวิธีการนำลิเทียมจากหินแร่ออกมาใช้จะต้องขุดเหมืองถลุงแร่และผ่านกระบวนการทางเคมีต่าง ๆ เพื่อให้ได้ลิเทียมในปริมาณมากและมีความบริสุทธิ์สูง วิธีนี้จะต้องใช้พลังงานและสารเคมีมาก มีต้นทุนสูง รวมถึงใช้เวลาดำเนินการนานหลายปีกว่าจะเริ่มผลิตได้ จึงต้องมีการประเมินความคุ้มค่าและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
เหมืองแร่ลิเทียมจากหินแร่ในประเทศออสเตรเลีย
แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนไม่ได้มีส่วนประกอบเพียงแค่ลิเทียม
แม้ลิเทียมจะเป็นธาตุองค์ประกอบหลักที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน แต่ใช่ว่ามีลิเทียมเพียงอย่างเดียวแล้วจะผลิตแบตเตอรี่ได้ ยังมีธาตุอื่น ๆ อีกหลายชนิดที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของแบตเตอรี่ ไม่ว่าจะเป็นนิกเกิล แมงกานีส โคบอลต์ หรือสารประกอบพวกเหล็กออกไซด์
ดร.พิมพาอธิบายว่า ในแบตเตอรี่หนึ่งก้อนมีลิเทียมเป็นองค์ประกอบหลักอยู่ประมาณไม่ถึงร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก เพราะลิเทียมมีน้ำหนักค่อนข้างเบามาก แต่จะมีสารประกอบของลิเทียมอยู่ประมาณร้อยละ 30-40 ของตัวแบตเตอรี่ และส่วนที่เหลือเป็นองค์ประกอบอื่น ๆ ที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนสามารถทำงานได้ อย่างเช่นแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า ในองค์ประกอบของเซลล์แบตเตอรี่ที่เป็นขั้วลบจะทำจากคาร์บอนหรือกราไฟต์ ส่วนขั้วบวกจะเป็นสารประกอบลิเทียม ซึ่งมีหลายประเภท เช่น แบตเตอรี่ชนิด NMC ใช้สารประกอบที่มีธาตุลิเทียม นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ในรูปของออกไซด์ (LiNiMnCoO2) หรือแบตเตอรี่ชนิด LFP ใช้สารประกอบที่มีธาตุลิเทียม เหล็ก และฟอสฟอรัสในรูปของออกไซด์ (LiFePO4) ดังนั้นการมีธาตุลิเทียมเพียงอย่างเดียวยังไม่สามารถผลิตเป็นแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์ได้
“ลิเทียมรีไซเคิล” แหล่งวัตถุดิบลิเทียมที่น่าจับตามอง
เมื่อการนำลิเทียมออกมาจากเหมืองต้องสิ้นเปลืองพลังงานจำนวนมาก ประกอบกับปัจจุบันมีการใช้งานแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนอย่างแพร่หลายและมีขยะอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มขึ้นทุกวัน การนำลิเทียมจากแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วมารีไซเคิลจึงเป็นอีกหนทางหนึ่งของการผลิตแบตเตอรี่ลิเทียมที่กำลังได้รับความสนใจจากหลายประเทศ
“น้ำมันเชื้อเพลิงที่เมื่อถูกเผาไหม้แล้วจะกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และเขม่า ซึ่งต่างจากลิเทียมที่แม้ว่าแบตเตอรี่เสื่อมแล้วแต่ลิเทียมก็ยังอยู่ในรูปของลิเทียมที่ยังเป็นของแข็งอยู่ ทำให้รีไซเคิลลิเทียมกลับมาใช้ใหม่ได้ และตอนนี้เรื่องของการรีไซเคิลหรือการนำกลับมาใช้ใหม่กำลังเป็นที่จับตามองมาก เพราะนอกจากการถลุงแร่จากเหมืองเพื่อให้ได้ทรัพยากรธรรมชาติมาแล้ว ตอนนี้ทั่วโลกเริ่มหันมาให้ความสำคัญเรื่องของ waste resource หรือ city mining (การทำเหมืองในเมือง) กันค่อนข้างมาก เพราะช่วยลดการใช้พลังงานที่จะได้มาซึ่งวัตถุดิบ ช่วยกำจัดขยะหรือสิ่งที่เป็นมลพิษ และช่วยเพิ่มความมั่นคงของประเทศจากการหมุนเวียนทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่” ดร.พิมพากล่าว
ทั้งนี้การผลิตลิเทียมจากการรีไซเคิลช่วยลดการใช้พลังงานได้มากถึงร้อยละ 90 ของการผลิตจากเหมืองลิเทียมในธรรมชาติ อีกทั้งการได้มาซึ่งวัตถุดิบจากเหมือง ไม่ได้ส่งผลกระทบแค่สิ่งแวดล้อมเท่านั้น ยังมีเรื่องของสิทธิมนุษยชน ต้นทุนในการขนส่ง การปลดปล่อยคาร์บอนจากการขนส่ง และสงครามระหว่างประเทศที่อาจกระทบต่อการขนส่งได้ ทำให้การรีไซเคิลลิเทียมมีความสำคัญและจะมีบทบาทเพิ่มมากขึ้นในอนาคต
“ปัจจุบันนี้ยังไม่มีประเทศใดประเทศหนึ่งสามารถผลิตแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนได้ด้วยตัวเองทั้งหมด แม้แต่ประเทศจีน แต่ก็มีความพยายามที่จะเพิ่มสัดส่วนความสามารถและเพิ่มความมั่นคงในการผลิตและการใช้งานให้มากขึ้นผ่านการรีไซเคิลนั่นเอง ซึ่งตอนนี้เทคโนโลยีไปไกลมากแล้ว หลายประเทศรวมถึงไทยเริ่มนโยบายส่งเสริมการรีไซเคิลแบตเตอรี่ หลายประเทศมีการลงทุนด้านการรีไซเคิลแบตเตอรี่มากขึ้น ทั้งในอียู จีน ญี่ปุ่น และเกาหลี ยกเว้นในอาเซียนยังไม่มี แต่ สวทช.กำลังพยายามผลักดันเรื่องนี้ร่วมกับสมาคมเทคโนโลยีระบบกักเก็บพลังงาน เพื่อให้เกิดการนำลิเทียมและสารประกอบโลหะในแบตเตอรี่กลับมาใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการผลิตแบตเตอรี่ใหม่ในประเทศ” ดร.พิมพากล่าวทิ้งท้าย
ไม่ว่าประเทศไทยจะมีเหมืองแร่ลิเทียมในธรรมชาติหรือไม่ก็ตาม แต่เรามีเหมืองลิเทียมอยู่ในแบตเตอรี่ใช้แล้วที่รอการหมุนเวียนนำกลับมาใช้ใหม่ หากเรามีเทคโนโลยีและมีการสนับสนุนด้านนี้อย่างจริงจัง นอกจากจะเป็นการสร้างโอกาสการลงทุนในอุตสาหกรรมใหม่แล้ว ยังขับเคลื่อนเศรษฐกิจหมุนเวียนที่ช่วยสร้างความยั่งยืนให้แก่ประเทศอีกด้วย
About Author
