Для чего дают литий
ЛИТИЙ – КЛАССИЧЕСКИЙ НОРМОТИМИК
В 60-х годах у солей лития было обнаружено уникальное свойство предотвращать или сглаживать приступы мании и депрессии при биполярном аффективном и шизоаффективном расстройствах. Тогда же был предложен термин «нормотимический», т.е. выравнивающий настроение. Эффект, позволяющий не переводить депрессию в манию и наоборот, а доводить настроение до уровня близкого к ровному.
Интересный факт
Литий предпочтительнее назначается пациентам с суицидальными тенденциями, так как уверенно снижает частоту суицидов. В этой связи интересным покажется исследование, проведенное в Австрии, США и Японии, когда оценивалась частота суицидов в общей популяции. Оказалось, что более высокое содержание растворенного лития в питьевой воде, который вымывается дождем из почвы, снижает частоту суицида.
Эффекты препаратов лития
Литий — это ион, который:
Усиление эффекта антидепрессантов открывает широкие возможности в отношении лечения депрессий. Однако данное использование должно проводиться строго в условиях круглосуточного стационара, где есть возможность контролировать состояние путем измерения концентрации лития в крови и оценивать лекарственные взаимодействия.
Контроль концентрации лития в крови
У препаратов лития очень узкие границы концентрации, где раскрывается терапевтический эффект.
В начале терапии необходимо измерять концентрацию лития в плазме крови 1 раз в 2 недели. При изменении дозы — повторное измерение через неделю. Если в течение нескольких недель концентрация в плазме остается стабильной, достаточно измерять ее 1 раз в месяц, а после стабилизации концентрации в течение 6-12 мес. – измерять 1 раз в полгода или по клиническим показаниям.
Концентрация выше 3,0 мэкв/л приводит к летальным исходам.
При повышенной концентрации препарат становится токсичным, возникают побочные эффекты в виде нарушения функций почек, выпадения волос, тремор, акне, ухудшение когнитивных функций и нарушение координации. В этом случае показано обращение к врачу, в случае стремительного ухудшения состояния промывание желудка, диурез при помощи маннитола или гемодиализ.
Важно понимать, что указанные концентрации не являются строгими рамками и должны интерпретироваться врачом в каждом отдельном случае.
Показания для применения препаратов лития в психиатрии:
Противопоказания:
Предосторожности:
Препараты лития
Существует много форм лекарств, содержащих литий для лечебных целей. Наиболее распространенное действующее вещество — лития карбонат. В аптеках его можно найти под следующими торговыми названиями: седалит, контемнол, микалит, литосан и др.
Подводя итог, можно сделать вывод об универсальности лития в плане воздействия на сферу настроения и эмоций, доказанном клиническом эффекте при агрессивных и суицидальных состояниях, что нередко разворачивается в рамках биполярного аффективного и шизоаффективного расстройств. Однако, при назначении препаратов лития следует придерживаться вышеуказанных условий с целью достижения оптимального и комфортного эффекта. Поэтому определение необходимой дозы, подбор удобной схемы приема препарата должны находиться строго под контролем врача-психиатра.
Для чего дают литий
Научно-диагностический центр лабораторных технологий
Телефоны для справок:
Личный кабинет клиента
Литий (Lithium)
Литий – одно из наиболее хорошо изученных и часто применяемых лекарственных средств для лечения пациентов, страдающих биполярными расстройствами – психических заболеваний, которые характеризуются чередованием периодов депрессии и мании. Литий часто называют «стабилизатором настроения» и назначают обычно пациентам, не реагирующим на другие лекарства. Это сравнительно медленно действующий препарат, иногда может пройти несколько месяцев прежде, чем он стабилизирует психическое состояние. Количество лекарства должно быть достаточным для создания в крови устойчивой концентрации лития, необходимой для лечебного воздействия. Эта дозировка для каждого пациента индивидуальна и зависит от возраста, общего состояния здоровья и от приёма других лекарств. Уровень лития следует проверять регулярно: если он будет слишком низким, лечение окажется неэффективным, а слишком высокий опасен отравлением с тошнотой, рвотой, диареей, помутнением сознания и дрожью. Очень большие концентрации лития могут привести к ступору, сердечным приступам и даже к летальному исходу. Употребление лития может вызывать гипотиреоз. Поэтому при приеме литиевых препаратов необходим регулярный мониторинг функции щитовидной железы.
Подготовка к исследованию
Кровь для анализа на литий обычно берётся через 12-18 часов после последнего приёма литийсодержащего препарата.
Показания к исследованию
В начале лечения препаратами, содержащими литий, либо при повторном их применении после перерыва.
Регулярно после достижения достаточной для лечения концентрации лития в крови – для подтверждения того, что необходимый уровень сохраняется.
Когда необходимо выяснить причину неэффективности терапии литием (является ли принимаемое количество препарата слишком низким, либо дело в том, что, например, пациент не выполняет предписания по приёму лития).
При симптомах, указывающих на токсический эффект (сонливость, слабость, нарушение координации, невнятная речь, тошнота, рвота и диарея, помутнение сознания, дрожь).
Интерпретация
Если уровень лития в пределах нормы, значит, лекарство оказывает лечебное действие без токсического эффекта.
Если концентрация лития в крови понижена, то, скорее всего, пациент не получает нужного количества лекарства, если выше и при этом есть побочный эффект – принимаемая доза слишком высока. Однако не следует уменьшать количество препарата либо прекращать его приём без консультации с доктором, так как это может осложнить заболевание. Лечение должен назначать врач: для каждого человека с учётом индивидуальных особенностей он подберёт такую дозу, которая оказывает наиболее благоприятный терапевтический эффект.
На результаты могут влиять
Теофиллин и кофеин понижают уровень лития. Литий выводится из организма главным образом через почки, так что длительное его употребление увеличивает вероятность почечной недостаточности, равно как и нарушение функции почек может быть причиной повышенного уровня лития.
Различные лекарства, а также некоторые пищевые добавки способны влиять на концентрацию лития в крови. Среди лекарств, которые повышают уровень лития, противовоспалительные препараты (ибупрофен, напроксен), а также диуретики (гидрохлоротиазид и фуросемид).
Некоторые препараты способствуют проявлению побочных эффектов лития, это и нейролептики (клозапин и оланзапин), и средства, понижающие кровяное давление, и лекарства против припадков (карбамазепины).
Потеря организмом солей и воды (как при бессолевой диете, повышенном потоотделении либо при болезнях, сопровождающихся тошнотой и рвотой) способствует увеличению уровня лития в организме и проявлению его побочных эффектов.
Назначается в комплексе с
Креатинин в сыворотке
Тиреотропный гормон (ТТГ)
+(998 71) 256-09-19
c 08:00 до 18:00, Пн-Пт
c 08:00 до 16:00, Сб
Для чего дают литий
Литий является щелочным металлом, в естественных условиях содержится в следовых количествах в минералах, воде, почве, а также фруктах, овощах и других растениях, произрастающих в почвах, обогащенных литием (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11601880).
Литий важен для надлежащего функционирования ряда ферментов, гормонов, витаминов, факторов роста и иммунной, и нервной системы (https://www.igsli.org/general-information-on-lithium/biochemical-effects-of-lithium.html).
В дополнение к роли лития для лечения пациентов с психическими расстройствами, этот минерал обладает множеством полезных для здоровья свойств, список которых продолжает увеличиваться.
1. Литий обладает нейропротективным действием (защита клеток головного мозга)
Длительное лечение литием снижает токсичность, вызванную глутаматом и опосредованную N-метил-D-аспартата (NMDA) рецепторами. Этот эффект по крйней мере частично объяснялся способностью лития подавлять приток кальция, который влияет на активность рецептора NMDA. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39)
Таким образом, литий потенциально может быть полезен для таких состояний, как аффективные расстройства, болезнь Альцгеймера, диабет, рак и воспалительные, и аутоиммунные заболевания (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39).
2. Литий ингибирует апоптоз
Литий увеличивает уровни белков теплового шока (HSPs), которые способствуют правильному сворачиванию белков в трехмерном пространстве, повторному сворачиванию поврежденных белков и утилизации атипичных белков (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39).
Среди белков теплового шока, HSP70 обладает широким спектром нейропротективных эффектов против апоптоза. Эти эффекты вызваны ингибированием GSK-3 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39). Известно, что литий также ингибирует GSK-3 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8994831).
Было отмечено, что длительное лечение литием индуцирует продукцию Bcl-2, белка в лобной доле головного мозга, который защищает клетки от апоптоза (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39).
3. Литий увеличивает уровни нейротрофических факторов BDNF, NGF и GDNF
Длительная воздействие лития на нейроны в культуре индуцирует активность BDNF. (ссылка 2)
BDNF является одним из главных нейротрофных агентов, незаменимым для когнитивного развития, синаптической пластичности и выживаемости нейронов, обладающих также антидепрессивными и успокаивающими эффектами. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39)
Вероятно, это происходит в результате ингибирования GSK-3. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39)
Литий также увеличивает уровни фактора роста нервов (NGF) и глиального нейротрофического фактора (GDNF) в гиппокампе, лобной коре, затылочной зоне и полосатом теле (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12974988). NGF и GDNF содействуют увеличению выживаемости и пластичности нейронов (способности к регенерации и образованию новых связей) среди дофаминергических, холинергических и серотонинергических нейронов в центральной нервной системе.
4. Литий способствует регенерации сосудов головного мозга и сердца (VEGF)
Литий приводит к увеличению продукции фактора роста эндотелия сосудов, VEGF, который способствует клеточному росту и регенерации кровеносных сосудов после перенесенного инсульта (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39).
Увеличивая уровень VEGF, литий может содействовать более быстрому восстановлению после перенесенного инсульта или сердечного приступа (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39).
Вероятный механизм – ингибирование литием GSK-3 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39).
5. Литий вызывает аутофагию
6. Литий увеличивает нейрогенез и улучшает когнитивную функцию
Было выявлено, что литий стимулирует клетки-предшественники и стволовые клетки в культуре нейронов гиппокампа головного мозга (нейроны из центра памяти). Помимо этого, литий предотвращает потерю пролиферации, вызванной глутаматом или кортизолом (глюкокортикоидами). Также, долгосрочная обработка литием способствует превращению этих клеток-предшественников в нейроны (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39).
Помимо этого, длительное лечение литием не только улучшает процесс нейрогенеза в гиппокампе (центр памяти) у здоровых мышей, но также восстанавливает нейрогенез в головном мозге животной модели синдрома Дауна (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39).
Препарат также усиливает нейрогенез (образование новых нейронов) в субвентрикулярной зоне, единственной зоне, помимо гиппокампа (центр памяти), где наблюдался такой эффект, что вызывало стойкое увеличение объема серого вещества у пациентов (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39).
Литий увеличивает уровень N-ацетил аспартата (NAA) (http://www.biologicalpsychiatryjournal.com/article/S0006-3223(00)00252-3/abstract), который можно рассматривать как показатель креативности и который коррелирует со значениями IQ (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21983183). Одним из вероятных последствий этого может являеться более эффективная коммуникация между двумя полушариями головного мозга, приводящая к улучшению мозговой деятельности. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21983183)
Длительное лечение литием увеличивает долговременное потенцирование (LTP) в нейронах гиппокампа, что придает нервным клеткам большую работоспособность и таким образом помогает в обучении и запоминании (http://europepmc.org/abstract/MED/17996377).
7. Литий может успокаивать и стабилизировать настроение
В животных литий стойко снижает поисковую активность и агрессию. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2150568/)
Известно, что в людях литий также обладает успокаивающим эффектом и стабилизирует настроение, а также используется для лечения депрессии, биполярного расстройства и шизофрении (https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_(medication).
Карбонат лития является стандартом терапии при биполярных аффективных расстройствах (БАР), снижая частоту маниакальных приступов (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2560740/pdf/10885180.pdf, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3181868/, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3876031/).
Также было показано, что литий эффективен для купирования агрессивного поведения у людей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (ADHD) (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12154153).
Повышенное содержание природного лития в питьевой воде может снижать частоту самоубийств (https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_(medication)). Частично это может объясняться тем, что литий увеличивает синтез и выброс серотонина (он также снижает уровень норэпинефрина) (https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_(medication)).
Литий увеличивает уровень CCK в головном мозге, и это является частью механизма, с помощью которого литий предотвращает манию при биполярном расстройстве.
8. Литий борется с депрессией
9. Литий может потенциально использоваться для лечения болезни Хантингтона
10. Литий снижает резистентность к инсулину
Литий улучшает транспорт глюкозы, стимулируемый инсулином, и синтез гликогена в инсулинрезистентных мышцах у крыс мышце у крыс (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2633930/). Эти эффекты зависят от p38 MAPK (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2633930/).
Литий снижает выброс инсулина (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/369819).
Применение лития достоверно в 2,5 раза увеличило транспорт глюкозы в мышечные клетки в ответ на введение инсулина и также увеличивало чувствительность к инсулину (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8013755).
11. Литий оказывает положительный эффект при аутоиммунных заболеваниях и снижает воспалительные процессы
Литий показал сильные эффекты по активации иммунной системы (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15236914/, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12208183).
Было отмечено, что литий, ингибируя GSK-3, оказывает благоприятный эффект в животных моделях аутоиммунных заболеваний. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3532311/)
Литий подавляет активность клеток Th1 и интерферон-гамма (но не клеток Th17). (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3532311/)
Литий обладает противовоспалительными эффектами, снижая продукцию ИЛ-1β и ФНО-α, и увеличивая продукцию ИЛ-2, ТФР, ИЛ-1РА и ИЛ-10 (http://www.if-pan.krakow.pl/pjp/pdf/2003/3_353.pdf, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10367558).
Однако проведенные исследования также показали, что при определенных экспериментальных условиях литий также имеет провоспалительные эффекты, увеличивая продукцию ИЛ-4, ИЛ-6 и ФНО-α (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4063502/).
Литий увеличивает уровни антител IgG и IgM (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0090122982900575).
Литий снижает выработку и активность простагландинов, таким образом предотвращая их негативный эффект на иммунную систему (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0006295274902159).
Литий снижает частоту и длительность рецидивных инфекций лабиального, и генитального герпеса, а также уменьшает частоту простудных заболеваний (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2155671, https://jhu.pure.elsevier.com/en/publications/suppression-of-recurrent-genital-herpes-infections-wit. ).
12. Литий оказывает положительное влияние на костную ткань
Было проведено сравнительное исследование по оценке плотности костной ткани бедра и поясничного отдела позвоночника у 75 добровольцев, получавших литий, и 75 здоровых добровольцев, не получавших литий; группы были нормализованы по возрасту, полу и индексу массы тела. В исследовании были выявлены более низкие показатели ремоделирования кости у добровольцев, получавших литий. Средняя минеральная плотность костной ткани у добровольцев, получавших литий, была на 4,5% выше в отделе позвоночника, на 5,3% выше в шейке бедра и на 7,5% выше в вертеле бедренной кости (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18992857).
Применение лития связано со снижением риска переломов кости и увеличения остеогенеза (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18690999, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2254537/, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1297659/).
13. Литий может быть полезен в восстановлении нашего циркадного ритма
Как известно, литий является стандартом терапии для лечения пациентов, страдающих от биполярного расстройства, которое характеризуется присутствием эпизодов мании и депрессии.
Одним из механизмов, с помощью которого литий может помочь при биполярном расстройстве, является удлинение циркадного ритма. У людей с биполярным расстройством наблюдается тенденция к менее продолжительному циркадного ритму по сравнению с 24 часами.
Литий содействует более быстрому восстановлению нашего циркадного ритма в ответ на свет и темноту (http://geum.ru/next/art-91286.php).
14. Литий улучшает функции митохондрий
Литий увеличил продолжительность жизни круглых червей (нематод) и улучшил показатели общего здоровья, включая производство энергии митохондриями (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24398558).
Литий может улучшать функцию митохондрий, увеличивая скорость замены неработающих митохондрий (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24398558).
Также литий подавляет mir-34a, который в свою очередь подавляет NAMPT, фермент, который участвует в образовании NAD+ (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3172812/#R39, https://en.wikipedia.org/wiki/Nicotinamide_phosphoribosyltransferase). Поэтому литий вероятно увеличивает уровень свободного NAD+.
15. Низкие дозы лития увеличивают продолжительность жизни
Исследователи нашли положительную корреляцию между продолжительностью жизни и уровнями лития в питьевой воде. Отмечено снижение риска смерти от всех заболеваний в районах Японии с более высокими уровнями лития.
Подобное отмечалось в ситуации с круглыми червями (нематодами). Долгосрочное воздействие лития в низкой дозе может замедлять старение и однозначно снижает смертность у эволюционно различимых видов (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3151375/). Улучшение состояния здоровья сопровождалось улучшением митохондриальной функции. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24398558)
16. Литий может улучшать симптомы синдрома Туретта
17. Литий может быть полезен в случае запоздалой дискинезии
Запоздалая дискинезия – неврологическое нарушение, которое характеризуется непроизвольными внезапными, судорожными движениями лица и/или тела, которые возникают на фоне долговременного применения психотропных препаратов (https://www.ninds.nih.gov/Disorders/All-Disorders/Tardive-Dyskinesia-Information-Page).
Проведенные исследования показали, что литий значительно снижал тяжесть запоздалой дискинезии (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924977X07001496, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/788002, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/804260).
Литий снижал возбуждение и агрессию, и уменьшал непроизвольные движения (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/788002, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/804260).
Однако два крупных исследования не обнаружили стойких эффектов лития на запоздалую дискинезию (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/790411, https://www.karger.com/Article/Abstract/117629).
18. Литий помогает справиться с обсессивно-компульсивным поведением
Обессивно-компульсивное расстройство (ОКР), или синдром навязчивых состояний – это психическое расстройство, которое характеризуется обсессивными мыслями и поведением (https://www.nimh.nih.gov/health/topics/obsessive-compulsive-disorder-ocd/index.shtml).
Добавление лития в диету приводит к снижению симптомов ОКР, устойчивых к стандартной терапии (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6435460).
Компульсивные и патологические азартные игроки также показали хороший ответ на добавление в пищу лития, который возможно регулирует дисбаланс дофамина в головном мозге (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20588072).
19. Литий может облегчать головную боль
Литий может снижать тяжесть как хронической, так и эпизодической кластерной головной боли (http://scielo.isciii.es/scielo.php?pid=S0213-61632009000100006&script=sci_arttext).
Лития карбонат, принимаемый перед сном, помогал устранить «гипническую головную боль» (головная боль, от которой страдают пожилые люди, просыпаясь ночью в одно и то же время) (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1891726/, http://pn.bmj.com/content/practneurol/5/3/144.full.pdf).
20. Литий может быть эффективным в лечении нервной анорексии
21. Литий может быть эффективен в лечении алкоголизма
Лития оротат применяют для лечения алкоголизма.
Препарат показал себя безопасным, с минимальными побочными эффектами, такими как мышечная слабость, потеря аппетита или легкая апатия (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3718672).
Лития карбонат способствует воздержанию от алкоголя, снижает субъективные симптомы отмены и отсрочивает время до первого потребления алкоголя (https://jamanetwork.com/journals/jamapsychiatry/article-abstract/494005, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/181193).
Пациенты, получавшие литий, реже подвергались повторной госпитализации для реабилитации алкоголизма в течение 18 месяцев наблюдений (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2494686).
22. Литий может снижать частоту припадков
23. Литий может ослаблять симптомы болезни Меньера
Болезнь Меньера – это заболевание уха, которое вызывает тяжелое головокружение, звон в ушах, потерю слуха и ощущение наполненности в ухе (https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/menieres-disease/symptoms-causes/syc-20374910).
У 70% пациентов с болезнью Меньера на фоне лечения литием отмечалось снижение частоты и тяжести приступов (http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.3109/00016487409126326?journalCode=ioto20&).
Однако в исследовании с участием пациентов, получавших литий и плацебо в течение 6 месяцев, не было выявлено различия между двумя группами (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/790893).
• Литий снижает уровень инозитола в головном мозге (https://www.nature.com/articles/newbio233267a0).
• Литий увеличивает уровень вазопрессина, который стимулирует АКТГ и кортизол (http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0027613).
Генетические факторы, которые влияют на чувствительность к литию
Литий: зачем нужен, как добывается и хватит ли его нам?
Так выглядит литийсодержащая руда
Литий — один из критически важных элементов для всей нашей цивилизации. Конечно, когда мы говорим о литии, на ум сразу приходят Li-ion батареи. И действительно, львиная доля добываемого лития уходит на нужды производителей аккумуляторов. Тем не менее, он используется и в других сферах.
Например, в металлургии, как черной, так и цветной, — металл применяется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Также с его помощью производят стекла, которые частично пропускают ультрафиолет, он применяется в керамике. И это если не говорить о ядерной энергетике и атомной технике — его используют для получения трития. Короче, литий в буквальном смысле нарасхват. Под катом — поговорим об аккумуляторах, Tesla, способах добычи лития и его дефиците.
Но главное, конечно, батареи
Да, сейчас большая часть добываемого в мире лития уходит на производство литиевых аккумуляторов. По расчетам, на производство одной батареи для Tesla Model S требуется 63 кг этого металла с 99,5% чистоты.
Теперь давайте подумаем, что будет, если все, абсолютно все автомобили внезапно станут электрическими, с литиевыми батареями. По данным на 2016 год автомобилей в мире было 1,3 млрд. Сейчас, наверное, еще больше, но окей, воспользуемся этими данными четырехлетней давности.
Пусть не все новоявленные электрокары имеют настолько же вместительную батарею, как Tesla, уменьшим вес лития, необходимого для производства, на треть. Получается, что на одну такую батарею необходимо 44,1 кг чистейшего лития. Для наших 1,3 млрд автомобилей нужно 57,33 млрд кг лития. Неплохо, это 57,33 млн тонн лития, и только для нужд автомобильной промышленности.
К 2023 году массовое производство электромобилей стартует на предприятиях Mercedes, BMW, Toyota, Ford, Audi, Porsche, Volvo, Huyndai, Honda. По подсчетам экспертов, эти компании будут производить около 15 млн электрокаров ежегодно, на что потребуется около 100 000 тонн лития в год.
Но ведь не электромобилями едиными. У нас же в ходу миллиарды экземпляров разной техники с аккумуляторами — смартфонов, ноутбуков, планшетов и т.п. Они маленькие, да, но и для них понадобится много лития. Правда, гораздо меньше, чем для батарей электромобилей — на производство батарей для мобильных устройств уходит несколько процентов общемирового производства лития. В 2017 году Apple использовала всего 0,58% общемировых объемов добычи этого металла.
Но есть и другие батареи. Та же Tesla разрабатывает и реализует огромные аккумуляторные системы, которые служат для нивелирования скачков потребления энергии в пиковые часы. В крупном аккумуляторе содержится не менее тонны лития. Пока что производство таких систем не слишком масштабное, но через время все может измениться.
В целом, общемировое потребление лития к 2025 году составит не менее 200 000 тонн этого металла.
А как его добывают и хранят?
Литий — очень активный химически металл, поэтому его добыча ведется несколько отличными от добычи большинства прочих, обычных металлов способами. Есть два способа выделить Li.
Первый — из пегматитовых минералов, которые состоят из кварца, полевого шпата, слюды и других кристаллов. Ранее это был основной источник лития в мире. В Австралии, например, его добывают из сподумена, руды лития, минерала, который относится к пироксенам.
Второй — из глин солончаков. Такие есть в Южной Америке и той же Неваде, о которой говорилось выше. Насыщенные литием рассолы можно «обогащать» при помощи испарителя на солнечной энергии. Затем, после достижения нужной концентрации гидроксида лития, его осаждают, добавляя карбонат натрия и гидроксид кальция. Этот процесс не очень дорогой, но занимает продолжительное время — от 18 до 24 месяцев. Именно такой способ планирует использовать Маск.
У второго способа есть проблемы: при получении лития таким способом литий получает примеси — железо или магний (от магния сложнее всего избавиться). Тем не менее, на солончаковых землях много лития, и это делает второй способ очень привлекательным — от примесей все же можно избавиться.
К слову, солончаки как раз не входят в списки разведанных месторождений, поскольку добыча лития выпариванием солевых растворов — новый метод, который ранее не применялся. Так что вполне может быть, что запасов лития на Земле гораздо больше, чем считается.
Очень много лития в солончаковой пустыне Салар-де-Уюни на юго-западе Боливии. Под твердой коркой находится жидкий рассол с концентрацией лития в 0,3%.
Есть и другие способы, но все они чисто лабораторные. Например, пару лет назад на Хабре публиковалась новость о том, что литий можно добывать из рассолов при помощи металл-органических каркасных мембран.
Они копируют механизм фильтрации — ионную селективность — мембран биологических клеток в живых организмах. Кроме лития, этот способ дает и пресную воду, тоже ценный продукт. Но, к сожалению, ни стоимость, ни возможность масштабирования этого способа не освещены учеными. Да и спустя два года о коммерциализации метода так ничего и не слышно.
Еще литий можно добывать… из литиевых батарей. То есть перерабатывать батареи, получая снова металлический литий и другие необходимые для создания аккумуляторов материалы. Но пока что переработка батарей ведется в малых объемах. Это достаточно сложный и дорогой процесс, так что в ближайшее время вряд ли мы услышим о строительстве крупных заводов по переработке батарей. Да, ученые работают над этим, но все это пока что лишь исследования.
Сколько всего лития на Земле?
Да не так уж и много. Вернее, того, что разведали, относительно немного. В 2019 году глобальные подтвержденные запасы этого металла оценивались в 17 млн тонн. В России — около 900 000 тонн. Если взять потенциально «плодородные» месторождения, то получится около 62 млн тонн. Возможно, геологи разведают новые месторождения, но в любом случае лития на Земле мало.
Два года назад добыто было около 36 000 тонн. При этом 40% металла идет на аккумуляторы, 26% —на производство керамических изделий и стекла, 13% — выпуск смазочных материалов, 7% —металлургию, 4% — системы кондиционирования, 3% — медицина и полимеры.
Основные поставки лития ведутся из Австралии (18,3 тыс. тонн в год), затем Чили (14,1 тыс. тонн в год) и Аргентина (5,5 тыс. тонн в год). В ближайшее время поставщики лития планируют увеличить объемы его добычи и поставки на мировой рынок.
Кстати, компания Tesla, один из крупнейших потребителей лития, получила право на самостоятельную добычу металла в штате Невада, США. Илон Маск заявил, что его компания получила доступ примерно к 10 тыс. акров богатых литием залежей глины в Неваде.
Литий для всех, и пусть никто не уйдет обиженным?
Речь о недалеком будущем, когда понадобится производить гораздо больше литиевых батарей, чем сейчас. Насколько ученые могут судить, на ближайшие несколько лет этого металла хватит всем.
С течением времени компании найдут способ снизить количество лития в батареях — уже сейчас ведутся исследования на эту тему. Скорее всего, добыча лития из рассолов тоже станет наращивать обороты, так что общие объемы металла возрастут, и весьма значительно.
Но что будет через 10-20-30 лет? Сложно сказать. Возможно, «выстрелит» новая технология производства аккумуляторов, предложенная учеными или корпорациями. А может быть, специалисты смогут изменить конструкцию текущих аккумуляторов, значительно сократив количество лития, необходимое для производства одной батареи.
В целом, пока что пути решения проблемы дефицита лития есть, и их немало. Давайте вспомним об этом вопросе лет через 5 и обсудим изменения здесь же, на Хабре. Хотелось бы надеяться, к тому времени не начнутся «литиевые войны», ведь этот металл уже называют «новой нефтью».