литиевая вода что это
Извлечение лития из попутных вод на примере Оренбургского НГКМ
А.А. Бандалетова, А.Ю. Гаврилов, Е.В. Галин
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)
Развитие ТЭК становится все более ориентированным на разработку трудноизвлекаемых запасов, которые составляют почти 2/3 разведанных запасов нефти. Технологии добычи такого сырья характеризуются более высокими капитальными затратами, что требует поиска новых способов повышения рентабельности проектов. Одним из таких направлений является извлечение металлов из попутной воды нефтегазовых месторождений. В данной работе оценена возможность применения технологии извлечения лития из пластовых вод Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ), а также определены граничные условия для применения данной технологии.
Ключевые слова: литий, адсорбция, концентрирование, повышение экономической эффективности месторождений углеводородов, технико-экономическая оценка (ТЭО), Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение (НГКМ), попутно-добываемая вода
LITHIUM EXTRACTION FROM ASSOCIATED WATERS ON THE EXAMPLE OF ORENBURG OGCF
A.A. Bandaletova, A.Y. Gavrilov, E.V. Galin
Gazpromneſt NTC LLC, RF, Saint Petersburg
The state of the mineral resource base of hydrocarbons in recent years has been characterized by a decrease in proven reserves and extremely low rates of their reproduction. In Western Siberia, as in other oil-bearing provinces of Russia, economically profi table oil reserves are decreasing. It is obvious that the development of the fuel and energy complex is becoming more focused on the development of hard-to-recover reserves, which account for almost 2/3 of the proven oil reserves. Technologies for the extraction of such raw materials are characterized by higher capital costs, which requires the search for new ways to increase the profi tability of projects. One of these areas is the extraction of metals from the associated water of oil and gas fi elds. In this paper, the possibility of using the technology for extracting lithium from the associated waters of the Orenburg oil and gas condensate fi eld is evaluated, and the boundary conditions for the implementation of this technology are determined.
Keywords: lithium, adsorption, concentration, increasing the economic effi ciency of hydrocarbon deposits, technoeconomic assessment (TEA), Orenburg oil and gas condensate fi eld, associated waters
ВВЕДЕНИЕ
Удорожание нефтяных кейсов, дестабилизация нефтяного рынка, а также высокая потребность России в щелочноземельных металлах требует пересмотра существующих подходов к разработке нефтяных месторождений и поиска новых, еще не задействованных ресурсов. Одним из таких ценных ресурсов является литий (Li). Развитие технологий, увеличение спроса и полное отсутствие добычи этого элемента в России делают его наиболее востребованным [1].
АНАЛИЗ ТЕКУЩЕЙ СИТУАЦИИ
На мировом рынке 90 % добычи лития приходится на крупных производителей, остальной рынок поделен среди небольших предприятий. Крупнейшими производителями литиевого сырья (карбоната лития) из гидроминеральных ресурсов являются Чили, Аргентина, Боливия, Китай и Австралия. Австралия занимает первое место по производству сырья, но производит его из руды (данным способом получается продукт более низкого качества и низкой стоимости по сравнению с другими способами).
Если рассмотреть весь путь переработки лития, начиная с его извлечения из недр земли и заканчивая его появлением в виде готового продукта, то можно выделить три основных направления переработки.
Производство сырья (карбоната лития). В России это направление не развито, поэтому мы ежегодно импортируем этот продукт: в прошлом году в страну ввезли 5 тыс. т карбоната лития из Чили и Аргентины, а так же 223 т гидроксида лития из Китая и США. Вторым направлением является переработка литиевого сырья в различные соединения лития, получение чистого металлического лития, изотопов лития, литий-алюминиевых и литий-магниевых сплавов, а также солей лития. Данное направление представлено четырьмя крупными предприятиями: АО «Сибирский химический комбинат», ПАО «Химико-металлургический завод», ПАО «Новосибирский завод химических концентратов» и ООО «Халмек Литиум»
Третье направление занимается производством непосредственно товаров на основе соединений лития. 60 % российских предприятий производят литиевые батареи – это АК «Ригель», НПП «Источник», ЗАО «Квант» и ряд других; оставшиеся 30 % производят стекло (ОАО «Красный луч») и смазочные материалы (ООО «Производство завод имени Шаумяна»). и прочие. Потребление эквивалента карбоната лития в 2000 г. составляло около 68 тыс. т, а в 2019 г. оно достигло 315 тыс. т, что в 4,6 раза больше. Для сравнения, мировое потребление нефти за период 2000–2019 гг. выросло почти на треть. Литиевая индустрия стала одной из самых быстрорастущих в области добычи полезных ископаемых.
Таким образом, подтверждается спрос на сырье и отсутствие его производства в России. В то же время литий и другие металлы содержатся в подтоварной воде нефтегазовых месторождений (минерализация вод достигает 400 г/л, а концентрация лития – 500 мг/л). В настоящее время в нефтегазовой отрасли данное ценное сырье не извлекается, а вместе с водой закачивается в систему поддержания пластового давления (ППД).
Данные по концентрации лития в подземных водах месторождений РФ практически отсутствуют. В данной работе технология извлечения лития из пластовой воды рассмотрена на примере Оренбургского НГКМ (концентрация лития в среднем 49 мг/л), в связи с наличием базы по содержанию лития в пластовой воде и наличию профиля добычи подтоварной воды.
ПРЕДЛАГАЕМЫЙ СПОСОБ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Способы извлечения лития.
• Осаждение с концентрированием: упаривание жидкости с последующим осаждением лития. Реакция возможна только при низких концентрациях магния и кальция в рассоле.
• Осаждение без концентрирования с помощью аморфного гидроксида алюминия. Данный способ имеет низкую селективность с точки зрения извлечения лития, так как данный сорбент избирателен и к ионам магния, которые присутствуют в пластовой воде. Также возможны проблемы с отстаиванием и фильтрацией полученного осадка ввиду его гелеобразной и мелкодисперсной структуры.
• Сорбционный метод с применениемсорбентаДГАЛ-Cl эффективен при высокой степени минерализации исходного раствора, коэффициенте R > 200 и pH ПРЕДЛАГАЕМАЯ УСТАНОВКА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛИТИЯ ИЗ ПОПУТНЫХ ВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ СОРБЕНТА ДГАЛ/CL ПОЗВОЛИТ ПОЛУЧАТЬ ДО 40 Т/ГОД ЛИТИЯ НА ОРЕНБУРГСКОМ НГКМ, ЧТО ЭКВИВАЛЕНТНО ПОТРЕБНОСТИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА 600 ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ TESLA MODEL S.
Процесс периодический, но для обеспечения непрерывной технологии относительно процессов УПН и БКНС Оренбургского НГКМ на входе установки предложено строительство резервуара для накопления подтоварной воды, а также подобраны времена сорбции/десорбции под профиль добычи жидкости на месторождении. Представленная установка для данного месторождения позволит получать литий до 40 т/год, что эквивалентно потребности для производства 600 электромобилей Tesla model S.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
На основании разработанной схемы был проведен экономический расчет капитальных и операционных затрат для строительства данной установки в Оренбургской области, выполнена оценка дохода от продажи лития в качестве сырья российским потребителям и оценен NPV проекта по извлечению лития на период 10 лет.
Также в ходе расчетов на примере Оренбургского НГКМ был выполнен поиск граничных параметров для рентабельности технологии.
Результатом работы стал расчетный модуль, позволяющий подобрать типоразмер и количество емкостного оборудования, а также количество сорбента в зависимости от объема поступаемой жидкости и величины концентрации Li в рассоле. Полученные данные унифицированы согласно стандартному набору оборудования в модуле капитальных и операционных затрат компании.
Также в расчетном модуле возможно отсеивание потенциальных месторождений, на которых данная установка экономически неэффективна, основываясь на концентрации лития и объеме попутной воды.
На основании полученных данных найдены граничные условия рентабельности установки извлечения лития по предлагаемой схеме: минимальная концентрация Li – 200 мг/л, объем перерабатываемой жидкости – 1,5 млнм3 /год (рис. 3).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Монетизация процесса извлечения металлов из пластовых вод нефтегазовых месторождений способна повышать как эффективность бизнес-кейсов перспективных ЛУ, так и рентабельность зрелых активов. В работе предложена и оценена методика по извлечению лития из пластовых вод Оренбургского НГКМ, адаптированы параметры сорбции/десорбции, разработана технологическая схема. На основании ТЭО сформированы критерии отбора месторождений добычи углеводородного сырья, потенциально пригодных для внедрения данной технологии.
Список литературы
3. Севастьянов О.М. Микроэлементы в подземных водах Оренбургского месторождения // Геология нефти и газа. – 1992. – № 10. – С. 5–6.
6. Литвиненко В.И., Цхадая Н.Д., Волков В.Н. Эколого-технологические основы комплексного использования пластовых вод нефтяных месторождений // Учебное пособие. Министерство образования Российской Федерации. Ухтинский государственный технический университет. – Ухта: УГТУ, 2001. – 59 с.
References
1. Ryabtsev A.D. Processing of lithium-bearing multicomponent hydromineral raw materials based on its enrichment with lithium: dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences. Closed Joint Stock Company “Ecostar-Nautech”. Novosibirsk, 2011. Pp. 100–130. (In Russ.).
2. Vakhromeev A.G. Patterns of formation and concentration of development of industrial brines (on the example of the south of the Siberian platform): dissertation for the degree of Doctor of Geological and Mineralogical Sciences. The Russian Academy of Sciences. Siberian Branch Institute of the Earth’s Crust. Irkutsk, 2009. Pp. 250–261. (In Russ.).
3. Sevastyanov O.M. Trace elements in underground waters of the Orenburg fi eld. Geology of oil and gas. 1992, no. 10. Pp. 5–6 (In Russ.).
5. Kotsupalo N.P. Physicochemical foundations of obtaining selective sorbents and the creation of technologies for extracting lithium from brines with their use: dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences. All-Russian Academy of Sciences. Siberian branch. Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry. Closed Joint Stock Company “Ecostar-Nautech”. Novosibirsk, 2000. Pp. 13–14. (In Russ.).
6. Litvinenko V.I., Tskhadaya N.D., Volkov V.N. Ecological and technological foundations for the integrated use of stratal waters of oil fi elds. Tutorial. Ministry of Education of the Russian Federation Ukhta State Technical University. Ukhta: USTU, 2001. 59 p. (In Russ.)
А.А. Бандалетова, А.Ю. Гаврилов, Е.В. Галин
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»
Нужно больше лития! Бум электротранспорта приводит к новым экологическим проблемам
Как в России и мире добывают литий, один из самых перспективных редких металлов, чем это угрожает планете, и какая связь между пустыней Атакама и московским транспортом.
Летом 2020 года Москва полностью отказалась от одного из символов города – троллейбуса: власти сочли их недостаточно маневренными и решили заменить автобусами с электродвигателем. Теперь на улицах города все чаще встречаются синие электробусы с большими окнами и просторными площадками. Питается электробус от литиевых аккумуляторов — их подзаряжают на конечных остановках.
Московские электробусы собирают в башкирском городе Нефтекамске на заводе «НЕФАЗ», дочернем предприятии КамАЗа. В ближайшее время сборочное производство планируют частично перенести в столицу — на Сокольнический вагоноремонтно-строительный завод.
«Кузовная мастерская и всё, что касается шасси, останется в Нефтекамске, а установка всех систем, включая батарею, будет осуществляться в Москве», — рассказали в пресс-службе КАМаЗ.
Каждый год завод планирует выпускать по 450 электробусов, то есть повысить мощности более чем в два раза: за предыдущие два года (с сентября 2018 по декабрь 2020) КамАЗ поставил в Москву 400 электробусов.
Интересно, что литий, из которого делают аккумуляторы электробусов, скорее всего поступает к нам из Южной Америки, проделывая путь в десятки тысяч километров. Почему же этот металл не добывают в России? И какие экологические риски связаны с производством батарей?
Зачем человеку литий
Продажи электротранспорта растут не только в России, но и в мире: по данным The Guardian, в 2020 году рост составил 43%, а в Северной Европе доля рынка электромобилей достигла 54%. Это значит, что добыча редкого металла затронет еще больше уголков нашей планеты.
Литиевые аккумуляторы быстро заряжаются (время зарядки электробуса — 20 минут), не выделяя при этом вредных веществ, и обладают высокой эффективностью: используется до 95% энергии батареи. Кроме того, литий – самый легкий металл на планете, что повышает его привлекательность у производителей. По прогнозам Bloomberg, к 2030 году потребность в литиевых батареях увеличится в девять раз.
Литий — не новый для человечества металл, его использовали с 19 века: сначала в производстве стекла и фарфора, позднее — в металлургии и атомной энергетике. В начале 21 века спрос на литий резко вырос — в первую очередь из-за развития гаджетов и электротранспорта. Для производства одной батареи для электромобиля Tesla Model S, например, требуется 63 кг лития!
В 2019 году мировое потребление лития оценивалось в 57 700 тонн — это на 18% больше, чем годом ранее. Аналитическая компания GlobalData прогнозирует, что к 2024 году спрос на редкий металл увеличится в два с половиной раза — до 117 тысяч тонн. Это значит, что добыча редкого металла затронет еще больше уголков нашей планеты.
Где и как добывают редкий металл
Существует два способа добычи лития: рудный и гидроминеральный. В первом случае металл добывают в шахтах или карьерах, во втором — из подземных рассолов.
Рудный способ дороже, зато позволяет добыть литий быстрее, чем за месяц. Его использовали до 1990-х годов XX века — пока в Чили не научились извлекать литий из рассолов.
Выглядит это так: концентрат, в котором содержится литий, с помощью мощных насосов выкачивают из-под земли и пропускают через несколько «очистительных» бассейнов, чтобы повысить содержание металла в рассоле. На этом этапе требуется много воды и яркого солнечного света. С высоты бассейны выглядят как гигантские шахматные доски, рассеченные дорогами для рабочих и транспорта. Таким способом добывают литий в одном из самых странных и красивых мест Боливии — солончаковой пустыне Салар-де-Уюни.
«Рассольный» способ добычи дешевле: как правило, концентрат залегает на небольшой – не более двух метров — глубине. Но сам процесс выпаривания небыстрый, он может занимать до 18 месяцев. После этого рассол нужно обогатить — отделить хлориды натрия, калия и магния. В результате получается сырье, из которого изготавливают аккумуляторы — в том числе для московских электробусов.
Сейчас среди стран-лидеров по добыче редкого металла — Боливия, Аргентина, Чили, Австралия, Китай. По данным геологической службы США, подтвержденные мировые запасы лития на 2019 год составляют 17 млн тонн. В России хранится около 1 млн тонн запасов – литиевый потенциал страны сопоставим с Мали и Сербией.
Как добыча влияет на природу
Для выпаривания литиевых рассолов требуется огромное количество воды. Например, чтобы добыть одну тонну металла, нужно израсходовать почти 2 млн литров!
Проблема в том, что большинство известных месторождений богатого литием рассола находятся в засушливых высокогорьях на границе Боливии, Чили и Аргентины. Здесь же расположено самое сухое место на планете — пустыня Атакама, где с 2000 по 2015 годы было выбрано на 21% больше воды, чем поступило сюда естественным путем — в виде дождевых или талых вод.
На резервуары с рассолом воды хватает, а пастбища и поля зерновых остаются обезвоженными. При этом чилийские фермеры рассказывают, что до прихода добывающих компаний в регионе не было перебоев с водоснабжением.
Салар-де-Уюни. Боливия. Фото: Sifan Liu, unsplash.com
Недовольны добычей лития и португальцы, хотя запасов металла там немного – около 60 тыс. тонн. Зимой 2020 года жители района Ботикас, который имеет статус объекта всемирного сельскохозяйственного наследия, вышли на митинг против добычи лития. В результате правительство начало подготовку законопроекта о добыче полезных ископаемых, который ужесточит правила получения лицензий на добычу лития. При этом министр экономики Португалии Педро Сиза Виейра заверил, что при добыче металла «будут соблюдаться самые высокие экологические стандарты и применяться ответственные социальные методы».
Еще одна проблема – возможная утечка химических веществ в систему водоснабжения. Такое несколько раз происходило на юго-западе Китая. В 2013 году жители города Тагонга обнаружили в реке Лици мертвую рыбу, обвинив производителя лития в загрязнении воды. Власти приостановили работу шахты, но весной 2016 добыча продолжилась.
Как обстоят дела с литием в России
В России запасы лития есть, но его никто не добывает. Во-первых, стартовый акционный платеж, с которого начинаются торги (по закону российские литиевые месторождения государство распределяет только через аукцион), стоит слишком дорого. Так, стартовый платеж на месторождении Кольского полуострова достигает 1 млрд 100 млн рублей. А затраты на разведку, по оценкам геологов, могут составить еще 500-600 млн рублей.
«Для коммерческих компаний такие цены неподъемны. Месторождение становится настолько дорогим, что его экономически невыгодно разрабатывать. Гораздо дешевле купить литий за рубежом», — говорит главный геолог Красноярского химико-металлургического завода Николай Ворогушин.
Подтвержденные запасы редкого металла есть на Кольском полуострове, в республике Тува, в Иркутской области — все это рудные месторождения. Первый и единственный литиевый рудник, на котором велась добыча, расположен в Забайкалье. В советские годы там отработали около 40% запасов, а в 1997 году месторождение законсервировали «из-за неблагоприятной экономической обстановки». Сейчас стартовый аукционный платеж там стоит 3 млрд рублей.
Кроме того, в октябре 2020 года правительство подняло налог на добычу полезных ископаемых в два раза, что создало преграду для разработки новых месторождений.
«Почти все российские запасы лития были подсчитаны и поставлены на баланс в конце 50-х годов XX века. До последнего времени они не были никому интересны, потому что необходимость в литии была небольшая. Один рудник в Забайкалье перекрывал все потребности», — вспоминает Ворогушин.
Электробусы с новогодним оформлением на площади Киевского вокзала в Москве. Фото: Владимир Астапкович / РИА Новости
Все российские заводы, которые производят литиевые аккумуляторы, закупают иностранное сырье. Например, летом 2019 года Росатом и министерство энергетики Боливии договорились о совместной разработке боливийских месторождений лития. Для аккумуляторов используют только высокочистый литий — такой производят на трех заводах в России, отмечает геолог. Один из производителей литий-ионных аккумуляторов и систем на их основе — компания «Лиотех» в Новосибирске, портфельная компания РОСНАНО. «Лиотех» подтвердил нам, что сырье для аккумуляторов действительно поступает из-за границы: предприятие использует катодные порошки китайского производства.
«Закупка иностранного сырья сопряжена с типовыми сложностями закупки иностранных товаров: поиск надежного поставщика, качественного сырья, сроки доставки, стоимость доставки и тд. По сравнению со стоимостью сырья для китайских производителей аккумуляторов конечно удорожает, поскольку возникают дополнительные расходы на логистику», — объяснили «Экосфере» в пиар-службе компании.
По словам Ворогушина, на данный момент Россия зависит от иностранных поставщиков лития и скачков цен на рынке, хотя было бы разумно создать собственное производство полного цикла.
«Литиевые аккумуляторы — продукт перспективный: это не только электробусы, но и вся ветровая, солнечная, волновая энергетика. Любая нетрадиционная энергетика требует больших аккумуляторных мощностей», — отмечает Ворогушин.
Переработать или найти альтернативу
Чтобы литиевые батареи действительно стали «зеленой» альтернативой бензину, их следует правильно утилизировать. Причем это касается всех владельцев гаджетов, а не только электромобилей.
«Как правило, электрокары покупают люди, которые заботятся об окружающей среде — вряд ли у них возникнут проблемы с правильной утилизацией аккумуляторов. То же касается и электробусов: в Москве городская система утилизации налажена довольно хорошо. Большие литиевые аккумуляторы в России утилизируют давно. Проблема была именно с переработкой бытовых батарей от гаджетов и ноутбуков», — говорит координатор движения МосЭко и сооснователь экоцентра «Сборка» Анна Нафиева.
В России литиевые батареи перерабатывают на двух предприятиях: «НЭК» в Ярославле и «Мегаполисресурс» в Челябинске. В Санкт-Петербурге есть предприятие, которое утилизирует опасные отходы, но переработкой батарей оно не занимается.
На заводе аккумуляторы отделяют от обычных батареек — чаще всего вручную. Затем отходы дробят, разделяя металлическую часть и внутренний электролит, а после из полученного содержимого с помощью химических процессов выделяют другие металлы — например, цинк, который используют в лакокрасочных изделиях.
Между тем исследования, проведенные в Австралии, показали: только 2% из 3300 тонн литий-ионных отходов страны перерабатываются. Люди часто выбрасывают старую технику на свалку, где ионные жидкости и металлы могут загрязнить почву и подземные воды. Ученые Бирмингемского университета пытаются найти способ сделать литиевые батареи более безопасными для переработки, а также продлить жизнь аккумуляторов. В исследования было инвестировано около 120 млн фунтов стерлингов.
Исследование элемементов литий-ионной батареи с помощью рентгеновского фотоэлектронного спектроскопа в Институте Гельмгольца. Фото: Stefan Puchner/dpa, ТАСС
Есть и более радикальные взгляды. Например, автор книги об экономике и изменении климата «Борьба с огнем» Джонатан Нил уверен: «батареи не обязательно должны быть сделаны из лития». Он напоминает, что первый литий-ионный аккумулятор появился только в 1991 году, а электромобили были придуманы задолго до этого.
Возможно, со временем люди найдут еще более экологичные способы передвижения, но пока мы можем ездить на российских электробусах и помнить: в них бьется литиевое сердце из недр Южной Америки.
Литий (лекарственное средство)
Фармакологическая группа: нормотимические средства (препараты лития)
Систематическое (IUPAC) название: Литий (1+)
Торговые названия: Eskalith, Lithobid и др.
Правовой статус: только по рецепту
Применение: перорально, парентерально
Биодоступность: зависит от формулы
Период полураспада: 24 ч
Выделение: > 95% почечное
Формула: Li+
Мол. масса: 6,941 г/моль
Медицинское использование Лития
Побочные эффекты Лития
Наиболее распространенными побочными эффектами Лития являются общая заторможенность и небольшой тремор рук. Эти побочные эффекты обычно присутствуют на всем продолжении лечения, но иногда у некоторых пациентов могут исчезать. Другие распространенные побочные эффекты, такие как тошнота и головная боль, обычно устраняются при более высоком потреблении воды. Литий вызывает дисбаланс электролитов; чтобы избежать этого, рекомендуется увеличить потребления воды. По данным австралийского исследования, «заболеваемость гипотиреозом у пациентов, принимавших литий, в шесть раз выше в сравнении с населением в целом. Гипотиреоз, в свою очередь, увеличивает вероятность развития клинической депрессии». Литий способствует увеличению веса на 1-2 кг. Увеличение веса может быть причиной низкой самооценки при клинической депрессии. Поскольку литий конкурирует с рецепторами за антидиуретический гормон в почках, он увеличивает выход воды в моче, вызывая нефрогенный несахарный диабет. Выведение лития почками обычно проходит успешно при приеме некоторых диуретиков, включая амилорид и триамтерен. Это увеличивает аппетит и жажду (полидипсия) и снижает активность гормонов щитовидной железы (гипотиреоз). Последнее лечится при приеме тироксина. Литий непрерывно влияет на функционирование почек, хотя это его свойство проявляется не всегда. Литий может вызывать развитие нистагма, для избавления от которого может потребоваться несколько месяцев воздержания от приема препарата. Большинство побочных эффектов лития зависят от дозы. Для ограничения риска побочных эффектов рекомендуется использовать максимально низкие эффективные дозы.
Тератогенность
Литий также является тератогенным веществом, которое способно вызывать врожденные дефекты у небольшого числа новорожденных. Имеющиеся данные и некоторое количество ретроспективных исследований говорят о том, что при приеме лития во время беременности возможно увеличение риска врожденного порока сердца, известного как аномалия Эбштейна. В связи с этим беременным женщинам, принимающим литий, необходимо регулярно проводить эхокардиография плода, чтобы исключить возможность сердечных аномалий. Ламотриджин представляет собой возможную альтернативу Литию для беременных женщин. Габапентин и Клоназепам также прописывают как препараты против паники в детородном возрасте и во время беременности. Вальпроевая кислота и Карбамазепин также являются тератогенными веществами.
Обезвоживание
У пациентов, принимающих соли лития, может наблюдаться очень опасное обезвоживание, особенно в сочетании с индуцированным литием нефрогенным несахарным диабетом с полиурией. Такие ситуации могут возникать при предоперационном ограничении приема жидкостей или в других случаях недостатка жидкости, теплых погодных условиях, спортивных мероприятиях и при пешем туризме. Другой опасностью является то, что быстрое обезвоживание может очень быстро вызывать гипонатриемию с опасными токсическими концентрациями лития в плазме.
Передозировка Лития
Токсичность лития может наблюдаться у лиц, случайно или преднамеренно принимающих чрезмерное количество лития, одномоментно или же накапливая высокие уровни в ходе текущей хронической терапии. Проявления токсичности включают тошноту, рвоту, понос, слабость, атаксию, спутанность сознания, заторможенность, полиурию, судороги и кому. Другие токсичные эффекты лития включают крупноамплитудный тремор, подергивания мышц, судороги и почечную недостаточность. У людей, переживших отравление, может развиться стойкая нейротоксичность. Некоторые авторы описывают «синдром необратимой литиевой нейротоксичности» (SILENT), связанный с эпизодами острой токсичности лития или длительным лечением в соответствующем диапазоне доз. Симптомы включают мозжечковую дисфункцию.
Измерения в жидкостях организма
Концентрации лития в цельной крови, плазме, сыворотке или моче могут быть измерены с помощью инструментальных методов, в качестве руководства к терапии, для подтверждения диагноза у потенциальных жертв отравления или для оказания помощи в судебно-медицинской экспертизе в случае фатальной передозировки. Концентрации лития в сыровотке, как правило, находятся в диапазоне 0,5-1,3 ммоль/л у контролируемых пациентов, но могут увеличиваться до 1,8-2,5 ммоль/л у пациентов, которые накапливают препарат с течением времени и до 3-10 ммоль/л у жертв острой передозировки.
Механизм действия
В отличие от других психоактивных веществ, прием Li+ в терапевтических концентрациях обычно не производит никаких очевидных психотропных эффектов (например, эйфории) у здоровых людей. Li+ может действовать, вмешиваясь в транспортировку одновалентных или двухвалентных катионов в нейронах. Однако, поскольку вещество является плохим субстратом на натриевом насосе, оно не может поддерживать мембранный потенциал и поддерживает только малый градиент через биологические мембраны. Li+ достаточно похож Na+, поэтому в экспериментальных условиях он может заменять Na+ для производства одного потенциала действия в нейронах. Последние исследования показывают, что эффект этого иона по стабилизации настроения, совместно или по отдельности, проявляют три различных механизма. В действие лития может быть вовлечен возбуждающий нейромедиатор глутамат, а также другие стабилизаторы настроения, такие как вальпроат и ламотриджин, оказывая влияние на глутамат, что может выступать в качестве возможного биологического объяснения такого явления, как мания. Другие механизмы, посредством которых литий может регулировать настроение, включают изменения в экспрессии генов. Литий может также увеличивать высвобождение серотонина нейронами головного мозга. Лабораторные исследования, проведенные на серотонинергических нейронах ядер шва у крыс показали, что при обработке этих нейронов литием усиливается высвобождение серотонина во время деполяризации по сравнению с отсутствием лития и такой же деполяризацией. Был предложен вариант несвязанного механизма действия, в котором литий деактивирует фермент GSK3-бета. Этот фермент обычно фосфорилирует белок фактор транскрипции Rev-Erb-альфа, предотвращая его деградацию. Rev-Erb-альфа, в свою очередь, подавляет BMAL1, компонент циркадных часов. Таким образом, литий, путем ингибирования GSK3бета, вызывает деградацию Rev-Erb-альфа и увеличивает экспрессию BMAL, что гасит циркадные часы. С помощью этого механизма литий способен блокировать сброс «таймера» в мозгу, в результате чего нарушается естественный цикл организма. При нарушении цикла нарушается график многих функций (обмен веществ, сон, температура тела). Литий может, таким образом, восстанавливать нормальное функционирование мозга после нарушений у некоторых людей. Некоторые авторы высказывают предположение, что рАр-фосфатаза может быть одной из терапевтических целей лития. Эту гипотезу поддерживает низкая Ki лития для рАр-фосфатазы человека, совместимой в пределах терапевтической концентрации лития в плазме пациентов (0,8-1 мМ). Важно отметить, что Кi рAр-фосфатазы человека в десять раз ниже, чем у GSK3бета (гликоген синтазы киназы 3бета). Ингибирование рAр-фосфатазы литием приводит к повышению уровня рАр (3′- 5 ‘ фосфоаденизин фосфата), что ингибирует PARP-1. Другая теория, предложенная в 2007 году, состоит в том, что литий может взаимодействовать с сигнальным путем оксида азота (NO) в центральной нервной системе, который играет решающую роль в нейронной пластичности. Система NO, возможно, играет важную роль в антидепрессивном действии лития в тесте Porsolt у мышей. Кроме того, сообщается, что блокада NMDA рецепторов увеличивает антидепрессивное действие лития в тесте Porsolt у мышей (тест «поведение отчаяния», когда животных на 15 минут помещают в закрытую емкость с водой, а затем, через 24 часа, после воздействия антидепрессанта, помещают животное в эту же емкость уже на 5 минут, и измеряют время, когда животное находится в состоянии покоя и даже не пытается выбраться), что указывает на возможное участие рецепторов NMDA/сигнализации NO в действии лития в этой животной модели выученной беспомощности. Литий ингибируют фермент инозит монофосфатазы, что приводит к увеличению уровней инозит трифосфата. Этот эффект усиливается ингибитором обратного захвата синозит трифосфата. Дестабилизация работы инозитола связана с нарушениями памяти и депрессией.
История
Впервые литий стали использовать в 19 веке для лечения подагры, после того, как ученые обнаружили, что литий в лабораторных условиях способен растворять кристаллы мочевой кислоты, изолированные из почек. Однако, уровни лития, необходимые для растворения мочевой кислоты в организме, были токсичными. Из-за распространения теорий, связывающих избыток мочевой кислоты с расстройствами, в том числе депрессивными и маниакальными расстройствами, с 1870-х годов Carl Lange в Дании и William Alexander Hammond в Нью-Йорке начинают использовать литий для лечения мании, хотя об использовании литиевых родниковых вод для лечения мании было известно еще в древней Греции и Риме. На рубеже 20-го века от использования лития отказались, по словам Сьюзан Гринфилд, в связи с нежеланием фармацевтической промышленности инвестировать в препарат, который не может быть запатентован. Накопленные знания свидетельствуют о роли избыточного потребления натрия в развитии гипертонии и сердечных заболеваний. Литиевые соли назначают пациентам в качестве замены диетической поваренной соли (хлорида натрия). Эта практика была прекращена в 1949 году, когда были опубликованы сообщения о побочных эффектах и смертях в результате приема препарата, что привело к запрету продажи лития. Польза солей лития для лечения мании была заново открыта австралийским психиатром Джоном Кейдом в 1949 году. Кейд инъецировал грызунам экстракты мочи, взятой от больных шизофренией, в попытке выделить метаболическое соединение, которое может быть причиной развития психических симптомов. Поскольку было известно, что мочевая кислота является при подагре психоактивным веществом (ею стимулируются рецепторы аденозина на нейронах; их блокирует кофеин), для контроля Кейду понадобились растворимые ураты. Он использовал ураты лития, которые, как уже было известно, являются наиболее растворимыми соединениями уратов, и выяснилось, что эти соединения действовали на грызунов как транквилизаторы. Кейд проследил влияние на ионы лития в отдельности. Вскоре Кейд предложил использовать соли лития в качестве транквилизаторов. При помощи солей лития ему удалось контролировать мании у хронически госпитализированных пациентов. Это было одним из первых успешных применений препарата для лечения психических заболеваний, и это открыло путь для разработки лекарств для лечения других психических проблем на ближайшие десятилетия. Остальной мир не спешил принимать этот метод лечения, в основном из-за смертей, наступающих даже при относительно небольшой передозировке, в том числе при использовании хлорида лития в качестве заменителя поваренной соли. Во многом благодаря исследованиям и усилиям Mogens Schou из Дании, Paul Baastrup в Европе, Samuel Gershon и Baron Shopsin в США, это сопротивление постепенно преодолевается. В 1970 году FDA США одобряет применение лития при маниакальных болезнях. В 1974 году препарат был одобрен для использования в качестве профилактического средства при маниакально-депрессивном психозе. Литий стал частью западной поп культуры. Главные герои фильмов «Pi», «Предчувствие», «Воспоминания о звёздной пыли», «Американский психопат», «Страна садов» «Незамужняя женщина», все принимают литий. У Sirius XM Satellite Radio в Северной Америке в 1990-х годах была альтернативная рок станция под названием Lithium. Кроме того, существуют песни, посвященные препаратам лития. К ним относятся композиции Mac Lethal «Lithium Lips», Koos Kombuis «Equilibrium met Lithium», Evanescence «Lithium», Nirvana «Lithium», Sirenia «Lithium and a Lover», Sting «Lithium Sunset»и Thin White Rope «Lithium».
Использование лития в напитке «7Up»
Доступность:
Препараты лития применяются для лечения маниакальной фазы биполярного психоза, для профилактики обострений маниакально-депрессивного психоза, агрессивности при психопатиях и хроническом алкоголизме, привыкания к психотропным препаратам, сексуальных отклонений, синдрома Меньера, мигрени. Препарат отпускается из аптек по рецепту врача.