Nu există nici o îndoială că în anii următori, va trebui să avem nevoie de mult litiu. Piața în creștere a automobilelor electrice, la care se adaugă stocarea de energie de uz casnic și a fermelor de baterii pe scară largă și lipsa actuală a unei tehnologii mai bune pentru stocare decât bateriile cu ioni de litiu, pune viitorul stocării de energie în mâinile câtorva locuri din jurul lume de unde este extras metalul alcalin.
La începutul acestui deceniu, cercetătorii de la Universitatea Michigan au proiectat creșterea cererii de litiu până în anul 2100. Este mult - probabil undeva între 12 milioane și 20 milioane tone metrice - dar aceiași oameni de știință, precum și alții, la USGS și în alte părți, au estimat că depozitele globale depășesc cu mult aceste cifre. Problema nu este prezența litiului pe Pământ, ci posibilitatea de a ajunge la ea. Cea mai mare parte a ceea ce folosim în prezent provine din doar câteva surse, în mare parte din Chile și Australia, care produc 75% din litiu pe care îl folosește lumea, precum și din Argentina și China, potrivit cercetărilor USGS din 2016.
În căutarea rezolvării acestei probleme, geologii Stanford au mers în căutarea de noi surse de metal. Știau că își are originea în roca vulcanică și, prin urmare, s-au dus la cei mai mari vulcani pe care i-au putut găsi: Supervolcanele, care apar nu ca un munte cu o gaură în el, ci o caldă mare, largă, în formă de căldură, unde se află o erupție pe scară largă. s-a întâmplat cu milioane de ani în urmă. Acolo, au văzut concentrații mari de litiu conținute într-un tip de lut vulcanic numit hectorit. Geologii știau deja, în general, că litiu provine din roci vulcanice, dar echipa de la Stanford a putut să o măsoare în locații neașteptate și cantități deschizând o gamă mai largă de situri potențiale.
„Se pare că nu ai nevoie de concentrații foarte mari de litiu în magmă”, spune Gail Mahood, profesor de geologie din Stanford și autor al studiului, în Nature Communications, despre descoperire. „Multe dintre vulcanii care au izbucnit în vestul SUA ar avea suficient litiu pentru a produce un depozit economic, atât timp cât erupția este suficient de mare ... și atâta timp cât [a] creat o situație în care puteți concentra litiu care a fost scurs. din stânci. ”
Litiu este extras din aceste roci albe, care sunt sedimente de lac caldera. (Tom Benson) În prezent, cea mai mare parte a litiului pe care îl folosim provine din saramură de litiu - apa subterană sărată încărcată cu litiu. Rocile vulcanice renunță la litiu, deoarece apa de ploaie sau apa hidrotermică caldă o scapă din ele. Se derulează în jos, spre bazine mari, geologice, unde crusta Pământului se întinde și scade. Când acest lucru se întâmplă în regiuni deosebit de aride, apa se evaporă mai repede decât se poate acumula și veți obține concentrații de litiu mai dense. Acesta este motivul pentru care cele mai bune depozite de litiu până acum au fost în locuri precum Valea Clayton, Nevada și deșertul Atacama din Chile. Se consolidează într-o saramură lichidă sub suprafața uscată a deșertului, care este pompat din pământ, condensat în continuare în bazinele de evaporare și extras din saramură în uzinele chimice.
Lee Ana Munk, geolog la Universitatea din Alaska, lucrează de ani de zile pentru a dezvolta o „rețetă geologică” a condițiilor în care se formează saramură de litiu, iar echipa sa a fost prima care a descris acest model de depozit de minereu - acțiunea vulcanică, structura tectonică, climatul arid etc. Munca ei, care de multe ori o împerechează cu USGS, s-a concentrat pe saramură.
Dar saramura este doar unul dintre modurile în care se găsește litiu. Este bine cunoscut faptul că metalul poate fi găsit în roca solidă numită pegmatită și în hectorit. Hectoritul nu este argilă cum ai folosi pentru a face o oală, ci o substanță ashidrică, stratificată, albă, ashidrică, care s-a format din cauza acțiunii hidrotermale după erupția vulcanului. Argila absoarbe și aplică litiu care s-a scurs din roca vulcanică. Deoarece acești vulcani sunt vechi - cel mai notabil, poate, este câmpul vulcanic McDermitt vechi de 16 milioane de ani din Kings Valley, Nevada - terenul s-a schimbat, iar lutul este adesea găsit nu într-un bazin, ci expus, mai sus lanțuri muntoase deșertice înalte.
„[Mahood și echipa ei] au identificat cum se ține litiu în aceste roci vulcanice cu silice ridicată”, spune Munk. „Ne ajută să înțelegem în continuare locul unde se produce litiu, pe Pământ. Dacă nu înțelegem pe deplin, atunci ne este greu să spunem cât de mult litiu avem și cât de mult litiu putem extrage. Au ajutat la înțelegerea locului în care există litiu în crustă. ”
Alte locații identificate de grupul lui Mahood includ Sonora, Mexic, caldera Yellowstone și Pantelleria, o insulă din Mediterana. Fiecare a arătat diferite concentrații de litiu, pe care cercetătorii au putut să le coreleze cu concentrația elementelor mai ușor de detectat rubidiu și zirconiu, ceea ce înseamnă că în viitor, acestea pot fi utilizate ca indicatori în căutarea unui litiu suplimentar.
Însă există mai mult decât să cauți doar site-uri de supravolcan bogate în litiu. „Problema acum este că nu există o tehnologie existentă la o scară suficient de mare pentru a extrage de fapt litiu din argile care sunt economice”, spune Munk. „S-ar putea să se întâmple ceva în viitor.”
Mahood recunoaște acest lucru. „Din câte știu eu, oamenii nu au elaborat un proces de scară comercială pentru eliminarea litiului din hectorit”, spune ea. „Ironia tuturor acestor lucruri este că hectoritul este minat chiar acum, dar de fapt nu este minat pentru litiu. Pentru ce lucrează, este hectoritul sub formă de lut, iar argilele cu hectorit au proprietăți neobișnuite, întrucât sunt stabile la temperaturi foarte ridicate. Așadar, ceea ce depozitul de la King’s Valley este exploatat deocamdată este să creeze nămoluri de foraj special utilizate în industria gazelor naturale și a petrolului.
Dar extragerea litiului din saramură este, de asemenea, scump, în special în cantitatea de apă dulce necesară, în locurile în care apa este rară. Probabil că este destul de mult pentru a merge în jurul valorii de litiu, spune Mahood, dar nu doriți ca totul să vină dintr-o singură sursă. „Vrei să vină din locuri diversificate atât în țări cât și în companii”, spune ea, „astfel încât să nu fii niciodată ostatic la practicile de stabilire a prețurilor dintr-o țară”.
