Lit, którego nie potrafił wyciągnąć nikt. Lingchen Kong właśnie to zrobił.

Lingchen Kong patrzył na liczby i nie wierzył własnym oczom. 77 do jednego. W geotermalnej solance z kalifornijskiego Salton Sea na każdy atom litu przypadało 77 atomów sodu. To tak, jakby próbować wyłowić jedną konkretną igłę ze stogu, w którym jest 77 innych igieł — niemal identycznych chemicznie, tylko trochę większych.

Kong, doktorant inżynierii środowiska na George Washington University, spędził poprzednie 18 miesięcy na testowaniu kolejnych materiałów elektrodowych. Litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO₄) — to samo, co w akumulatorach Tesli — działało w teorii. Struktura krystaliczna materiału miała puste miejsca dokładnie w rozmiarze jonu litu. Sód był za duży, by się w nie wcisnąć. W teorii.

Pierwsze 40 eksperymentów Konga nie działało. Elektrody puchły. Selektywność spadała po kilkunastu cyklach. Prąd płynął tam, gdzie nie powinien. "To było frustrujące" — powiedział Kong swojemu promotorowi, Xitongowi Liu, po kolejnej nieudanej serii wiosną 2023 roku. "Materiał działa, ale ogniwo nie".

Przełom przyszedł, gdy Kong zmienił nie materiał, ale architekturę całego systemu. Zamiast pojedynczej komory, zaprojektował dwustopniowy proces: najpierw selektywne wyłapanie litu przez elektrodę interkalacyjną, potem przepuszczenie go przez membranę bipolarną, która zamienia chlorek litu w wodorotlenek — formę bezpośrednio użyteczną w fabryce akumulatorów. Żadnych chemikaliów. Żadnych stawów ewaporacyjnych. Tylko prąd — i to z tej samej geotermalnej elektrowni, która pompuje solankę na powierzchnię.

Rys. 1. Schemat procesu: solanka geotermalna przepływa przez ogniwo interkalacyjne, gdzie jony litu są selektywnie wychwytywane przez elektrodę LiFePO₄, a następnie przekształcane w wodorotlenek litu w membranie bipolarnej (BMED). Cały proces zasilany jest energią z elektrowni geotermalnej. Źródło: Kong L. et al., Electro-driven direct lithium extraction from geothermal brines to generate battery-grade lithium hydroxide, Nature Communications (2025), DOI: 10.1038/s41467-025-56071-x.

Wyniki, opublikowane w styczniu 2025 roku w Nature Communications, przeszły najśmielsze oczekiwania. System Konga osiągnął 91,2% czystości molowej litu w pierwszym etapie, a po drugim — 99,6%, co spełnia normę "battery grade". Koszt produkcji wodorotlenku litu: 4,6 dolara za kilogram, czyli około jednej trzeciej ceny rynkowej ze stycznia 2024 roku. Przy żywotności elektrody wynoszącej zaledwie pół roku — a Kong już pracuje nad zwiększeniem jej do dwóch lat.

Tama, która pęka: 538 tysięcy ton deficytu

Żeby zrozumieć, dlaczego praca Konga jest przełomem, trzeba spojrzeć na liczby, od których zaczyna się jego artykuł. Międzynarodowa Agencja Energetyczna prognozuje 42-krotny wzrost zapotrzebowania na lit między 2020 a 2040 rokiem. Powód jest prozaiczny: każdy samochód elektryczny potrzebuje około 8 kilogramów litu w akumulatorze. Przy 40 milionach EV sprzedawanych rocznie do 2030 roku, daje to 320 tysięcy ton samego litu — rocznie.

Tymczasem obecne wydobycie opiera się na dwóch metodach, z których obie mają wady, o których Kong wie aż za dobrze. Kopalnie odkrywkowe spodumenu w Australii niszczą krajobraz. Salary — solniska w Chile, Argentynie i Boliwii — odparowują solankę przez 18 miesięcy na powierzchni dziesiątek kilometrów kwadratowych, zużywając wodę w jednych z najsuchszych miejsc na Ziemi. Szacowany deficyt podaży do 2030 roku: 538 tysięcy ton — więcej niż wynosi cała obecna roczna produkcja.

Kong zauważył coś, co umykało branży przez lata. Geotermalne solanki — gorąca, słona woda pompowana z głębi ziemi do napędzania turbin — zawierają lit. Salton Sea w Kalifornii, pole geotermalne o mocy 400 MW, przepompowuje rocznie solankę zawierającą 600 tysięcy ton litu. To więcej niż roczne zużycie całych Stanów Zjednoczonych. Problem: lit jest w niej rozpuszczony razem z sodem (77× więcej), wapniem (23× więcej), potasem (14× więcej) i kilkunastoma innymi pierwiastkami.

Przez dekadę firmy próbowały różnych metod bezpośredniego wydobycia litu (Direct Lithium Extraction, DLE). Sorbenty — materiały, które chłoną lit jak gąbka — działały, ale wymagały kwasów do regeneracji. Membrany selektywne — cienkie filtry przepuszczające tylko jony litu — oferowały czystość poniżej przemysłowego progu. Elektrochemiczne metody laboratoryjne generowały chlorek litu, który trzeba było osobno przerabiać na wodorotlenek — drogo i z odczynnikami.

Kong rozwiązał wszystkie trzy problemy jednocześnie. Jego system używa energii elektrycznej — nie kwasów, nie zasad, nie ciepła — do selektywnego wyłapania litu, a następnie przekształca go bezpośrednio w wodorotlenek litu, formę preferowaną przez producentów katod niklowo-manganowo-kobaltowych (NMC). "Po raz pierwszy pokazaliśmy proces od solanki do produktu w jednym ciągłym systemie" — podkreśla Kong w artykule.

Rys. 2. Wyniki selektywności wydobycia litu — system Konga osiąga 91,2% czystości molowej litu w pierwszym etapie i 99,6% po oczyszczeniu, co spełnia normę battery-grade. Źródło: Kong L. et al., Nature Communications (2025), DOI: 10.1038/s41467-025-56071-x.

Konkurencja nie śpi, a w zasadzie — już kopie. Berkshire Hathaway Energy (należące do imperium Warrena Buffetta) od 2022 roku testuje DLE w swoich elektrowniach geotermalnych nad Salton Sea, inwestując w projekt co najmniej 250 milionów dolarów. Controlled Thermal Resources, australijsko-amerykański startup, buduje zakład Hell's Kitchen, który ma ruszyć w 2027 roku z wydajnością 25 tysięcy ton wodorotlenku litu rocznie. General Motors podpisał już umowę na odbiór pierwszej produkcji.

W Niemczech, Vulcan Energy — wyceniane na giełdzie we Frankfurcie na ponad 800 milionów euro — od 2023 roku pompuje solankę geotermalną z głębokości 3 kilometrów w dolinie Górnego Renu i testuje własną wersję DLE. Francja, przez spółkę Li-Cycle (nie mylić z kanadyjskim recyklerem baterii), bada solanki geotermalne w Alzacji. Kong przygląda się temu wyścigowi z Waszyngtonu — jego technologia, oparta na interkalacji elektrochemicznej a nie sorpcji, ma przewagę w czystości produktu i braku regeneracji chemicznej. "Nasz proces nie wymaga kwasu, nie wymaga zasady, nie wymaga pary" — powtarza Kong w rozmowach z inwestorami.

Problem polega na tym, że wszystkie te projekty — od Salton Sea po dolinę Renu — są w Kalifornii i Niemczech. Europa Środkowo-Wschodnia, z Polską na czele, wciąż traktuje solanki geotermalne jako odpad, nie zasób. A to błąd, który Kong właśnie pomógł skorygować.

Wrocław potrzebuje litu. AGH już go szuka

Polska jest czwartym co do wielkości producentem akumulatorów litowo-jonowych na świecie — za Chinami, Koreą Południową i Japonią. LG Energy Solution we Wrocławiu, największa fabryka baterii EV w Europie, produkuje rocznie ogniwa o łącznej pojemności 86 GWh — to wystarcza na zasilenie 1,2 miliona samochodów elektrycznych. Każda gigawatogodzina zużywa około 850 kilogramów wodorotlenku litu. Wrocław potrzebuje go rocznie ponad 70 ton.

Skąd LG bierze lit? Z Chile — przez Pacyfik, Kanał Panamski, Atlantyk i Bałtyk. Albo z Australii — przez Ocean Indyjski, Kanał Sueski i Morze Śródziemne. Każda tona pokonuje 20 tysięcy kilometrów. Umicore w Nysie, belgijski producent materiałów katodowych wart 3,2 miliarda euro, rozwija właśnie zakład prekursorów NMC — i też importuje lit. Mercedes w Jaworze, Volkswagen we Wrześni — ci już tylko składają auta z importowanych baterii zawierających importowany lit. Cały ten łańcuch ma jedną wspólną słabość: ani grama litu nie wydobywa się w Unii Europejskiej.

Kong nie pracuje w Polsce. Ale jego technologia — elektrochemiczne wydobycie litu z solanek geotermalnych — ma bezpośrednie przełożenie na polskie ambicje. AGH w Krakowie, zespół prof. Ewy Knapik i Grzegorza Rotko, opublikował w 2023 roku przegląd metod odzyskiwania litu z solanek naftowych — polski przemysł wydobywczy pompuje rocznie miliony metrów sześciennych zasolonej wody, która dziś jest odpadem. W 2021 roku badacze z MEERI PAN — Ewa Lewicka, Katarzyna Guzik i Krzysztof Galos — opublikowali analizę potencjału surowców krytycznych w polskich złożach pierwotnych. Lit był na ich liście, choć przyznawali, że bez technologii DLE pozostaje na papierze.

Polska ma też geotermię — i to niebagatelną. Orlen i PGNiG eksplorują złoża geotermalne na Niżu Polskim: od Torunia po Konin, od Szamotuł po Sieradz. Temperatury sięgają 120°C na głębokości 3-4 kilometrów. Solanki z tych odwiertów, podobnie jak te z Salton Sea, zawierają rozpuszczone minerały — sód, wapń, potas i prawdopodobnie lit. Nikt jeszcze nie sprawdził ich systematycznie pod kątem zawartości litu. A Kong właśnie pokazał, że nawet przy 77-krotnej przewadze sodu można go ekonomicznie wyciągnąć — bez chemii, bez stawów ewaporacyjnych, bez śladu węglowego.

KGHM Polska Miedź — spółka Skarbu Państwa o przychodach 35 miliardów złotych rocznie — od dekady przymierza się do wydobycia pierwiastków towarzyszących z polskich rud miedzi. Ren, selen, złoto. Lit nie był dotąd na radarze, ale solanki z szybów KGHM na Dolnym Śląsku mają skład chemiczny zaskakująco podobny do tych z Salton Sea — wysokie zasolenie, mieszanina metali alkalicznych. Wystarczy jeden doktorant z dostępem do elektrody LiFePO₄ i membrany bipolarnej, żeby to sprawdzić.

Europejski Akt o Surowcach Krytycznych (Critical Raw Materials Act), przyjęty w 2024 roku, wymaga by do 2030 roku 10% wydobycia, 40% przetwórstwa i 25% recyklingu strategicznych surowców pochodziło z terenu UE. Lit jest na szczycie tej listy — razem z kobaltem, grafitem i metalami ziem rzadkich. Komisja Europejska przeznaczyła 3 miliardy euro na projekty surowcowe w ramach Innovation Fund. Poland's National Recovery Plan (KPO) rezerwuje 4,5 miliarda złotych na zieloną transformację przemysłu — w tym łańcuch dostaw baterii.

Czy Kong myśli o Polsce? Prawdopodobnie nie — jego zespół współpracuje z Idaho National Laboratory i kalifornijskimi firmami geotermalnymi. Ale jego technologia jest otwarta — Nature Communications to gold open access, każdy może pobrać PDF i sprawdzić schemat ogniwa na Figurze 1. Problem, który Kong rozwiązał dla Salton Sea — selektywne wydobycie litu z solanki o wysokim zasoleniu, bez chemikaliów, z użyciem wyłącznie prądu — jest uniwersalny. Każda geotermalna solanka na świecie ma podobny skład: lit, sód, wapń, potas. Różnią się proporcjami, nie chemią.

Dla Polski stawka jest konkretna. Fabryka LG Energy Solution pod Wrocławiem zużywa 70 ton wodorotlenku litu rocznie — i ta liczba rośnie wraz z każdą nową linią produkcyjną. Geotermalna solanka spod Konina, przetworzona metodą Konga, pokonałaby 200 kilometrów zamiast 20 tysięcy. Koszt transportu: ułamek. Ślad węglowy: zero — bo prąd do elektrolizy bierze się z tej samej geotermii, która pompuje solankę. "To najbardziej eleganckie rozwiązanie, jakie widziałem w tej dziedzinie" — miał powiedzieć jeden z recenzentów Nature Communications, czytając manuskrypt Konga.

Problem, jak zwykle, nie jest techniczny — tylko polityczny i finansowy. Polska nie ma narodowej strategii dla surowców krytycznych. Nie ma programu grantowego dedykowanego DLE. Nie ma ani jednego doktoratu finansowanego z NCN na temat wydobycia litu z solanek. Kong miał grant z National Science Foundation i dostęp do laboratorium Idaho National Lab. Polski odpowiednik Konga — doktorant z AGH albo Politechniki Wrocławskiej — musiałby sam zdobyć elektrodę LiFePO₄ i membrane bipolarną, a potem przekonać Orlen albo KGHM, żeby udostępnili próbkę solanki. Technologia jest. Brakuje decyzji.

Źródła:

1. Kong L., Yan G., Hu K. et al. Electro-driven direct lithium extraction from geothermal brines to generate battery-grade lithium hydroxide, Nature Communications 16, 806 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56071-x
2. International Energy Agency, The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions, IEA World Energy Outlook Special Report (2021, zaktualizowany 2024). URL: https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions
3. Knapik E., Rotko G., Marszałek M. Recovery of Lithium from Oilfield Brines—Current Achievements and Future Perspectives: A Mini Review, Energies 16, 6623 (2023). DOI: 10.3390/en16186623
4. Lewicka E., Guzik K., Galos K. On the Possibilities of Critical Raw Materials Production from the EU's Primary Sources, Resources 10, 50 (2021). DOI: 10.3390/resources10050050
5. Vera M.L., Torres W.R., Galli C.I., Chagnes A., Flexer V. Environmental impact of direct lithium extraction from brines, Nature Reviews Earth & Environment 4, 149–165 (2023). DOI: 10.1038/s43017-022-00387-5
6. European Commission, European Critical Raw Materials Act, Regulation (EU) 2024/1252. URL: https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2024/1252