あらゆるものが電動化する革命が到来し、それに伴い、重要なバッテリー材料への需要がかつてないほど高まっています。その中で最も貴重なのは？ テスラからiPhoneまで、あらゆるものを動かすリチウムイオン電池の重要な成分、リチウムです。
問題は、リチウムの抽出には費用がかかり、時間がかかり、労働集約的で、環境にも深刻な負担をかけることです。鉱山からリチウムを豊富に含む岩石を掘り出し、粉砕、焙焼し、酸で洗浄し、再び焙焼して大きな露天掘り跡を残すか、あるいは蒸発鹹水処理（地下深くにあるミネラル豊富な水、いわゆる鹹水を汲み上げ、それを巨大な池に汲み上げ、太陽の光で24～36ヶ月かけて蒸発させる）を行うかのいずれかです。池の底に堆積するナトリウム、カリウム、マグネシウムなどの他の金属は、リチウムだけを抽出するために有害な化学物質にさらして除去されます。
いわゆるリチウム直接抽出を専門とするスタートアップ企業が相次いで、これらの問題すべてに対する解決策を提示している。その一つが、ノースカロライナ大学グリーンズボロ校発のスピンオフ企業であるミネルバ・リチウムだ。同社はナノモザイクという配位ポリマー構造体を開発し、黒い砂利のような外観で、わずか3日で塩水から重要な物質を抽出できる。ミネルバのCEO兼共同創業者であるシーバ・ダウッド氏によると、この吸収材はわずか1グラムでサッカー場1面分の表面積に相当するという。この数字から、大量の鉱物を抽出するのにどれほど少量の材料が必要なのかが分かるだろう。
TechCrunch Disrupt 2022 Startup Battlefieldに参加しているミネルバ社は、わずか3万ガロンの水で1トンのリチウムを抽出でき、3日間で完了できると述べている。ダウッド氏によると、蒸発式塩水処理では、同量のリチウムを得るために50万ガロンの水を蒸発させる必要があるという。
ダウド氏によると、ミネルバ社のプロセスは2段階に分かれており、まずナノモザイク素材を白い濾過袋に入れ、次にそれを下の写真のような金属の柱の中に入れるという。
「池や蒸発装置を使わずに、最初のカラムに水を流し込み、ナトリウム、カリウム、マグネシウムなどの他のミネラルをすべて捕捉します」とダウッド氏はTechCrunchに語った。「次に、その水は2番目のカラムに流れ込み、リチウムだけを捕捉します。その後、材料からリチウムを取り出し、加熱してリチウム結晶を取り出します。」
ナノモザイク、あるいはダウド氏が愛情を込めて「魔法の素材」と呼ぶものはミネルバの実際の製品であり、同社のビジネスモデルはバッテリーメーカー、リチウムメーカー、化学会社へのリチウムの販売に依存している。
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「我々は、リチウム産業や化学会社（例えば、水中にリチウムを含む臭素製造会社）の塩水事業者と提携し、戦略的パートナーシップのもとで我々の技術と彼らの塩水資源を活用していくつもりだ」とダウド氏は述べた。
つまり、ミネルバはナノモザイクを塩水事業者や臭素生産者に無償または安価で販売し、彼らが塩水からリチウムを抽出するために自社の資源を活用できるようにする。その後、ミネルバは原料リチウムを安価で買い戻し、加工処理した後、日々上昇する市場価格でバッテリーメーカーに販売する。ベンチマーク・ミネラル・インテリジェンスによると、炭酸リチウムの世界加重平均価格は9月、1トンあたり60,442ドルだった。これは先月の59,928ドル、昨年9月の18,353ドルから上昇している。2020年9月は1トンあたり6,086ドルだった。
ダウド氏によると、ミネルバはすでに多くの潜在的なパートナーを獲得しているという。次の段階に進むには、さらなる資金調達が必要だ。スタートアップ・バトルフィールドでは、ミネルバは100万ドルの資金調達を目指しており、これによりパイロット実証を進め、第三者機関による検証を受けることができる。同社はこれまでに、一連の政府助成金やコンペティションを通じて50万ドルを調達している。
実証実験では、モジュール式ユニットである「スキッド」を開発し、5基のフィルターを収容します。このスキッドは毎分約171ガロンの塩水を処理し、1日あたり合計11トンのリチウムを抽出します。現在のリチウム価格を考えると、年間約2億3000万ドルの収益につながる可能性があります。
この資金は、ミネルバが検証段階に進むにあたり、支援する新たな技術者の採用にも役立つだろう。現在、ミネルバにはダウド氏と共同創業者のヘマリ・ラトナヤケ氏を含め、約4人の従業員がいる。
ダウドは、UNCGのナノサイエンスとエンジニアリングの共同学部で博士号取得を目指しており、ラスナヤケ教授はそこでダウドの指導教官を務めていた。彼女はミネルバが使用しているポリマー材料に似た材料を研究していた時に、バッテリーが世界を変える可能性について考え始めた。
「みんなバッテリーの話ばかりしているけど、バッテリーに必要な鉱物について本当に話している人がいるだろうか？」とダウドは言った。「調べてみたら、重要な材料が次の大きなトレンドになるって気づいたんだ。文字通り金みたいなもので、リチウムもその一つだ。アメリカは世界のリチウム総量のわずか1%しか占めていないんだ。」
ミネルヴァが正式に設立される以前、ダウド氏とラスナヤケ氏は、大学の起業家育成プログラムを支援するために設立された国立科学財団（NSF）のプログラムに参加しました。二人は地域レベルから全米規模の集中プログラムへと進み、全米各地を巡り、CEOから現場の経営者まで、200人以上の潜在顧客にインタビューを行い、製品と市場の適合性（PMF）を実現する方法を学びました。
ダウド氏とラスナヤケ氏は、ダウド氏が2020年6月に卒業した後、会社をスピンアウトさせました。UNCGのロゴにローマの女神が描かれていることから、「ミネルヴァ・リチウム」という社名を思いつきました。2021年までに、ミネルヴァはNSFからプレシード資金を獲得しました。今年3月と4月には、ノースカロライナ州から追加の資金を獲得し、スタートアップを次の段階へと進めました。
ミネルバ社はリチウムを最大の魅力と見ているが、同社のナノモザイク素材は他のさまざまな目的にも利用されると考えている。
「将来的には、このナノモザイクはニッケルやコバルトといった他の重要物質も抽出できるようになり、さらには水に溶けている塩分をすべて除去するため、浄水にも利用できるようになるでしょう」とダウド氏は述べた。「この水は灌漑用水や工業用水として利用できるかもしれません。さらに、基準を満たせば飲料水としても利用可能でしょう。これらは、この材料が秘めている可能性の一部です。」
