No hay duda de que en los próximos años, necesitaremos mucho litio. El creciente mercado de automóviles eléctricos, además del nuevo almacenamiento de energía doméstica y las granjas de baterías a gran escala, y la falta actual de cualquier tecnología mejor para el almacenamiento que las baterías de iones de litio, pone el futuro del almacenamiento de energía en manos de solo unos pocos lugares alrededor del mundo donde se extrae el metal alcalino.
A principios de esta década, los investigadores de la Universidad de Michigan proyectaron el crecimiento de la demanda de litio hasta el año 2100. Es mucho, probablemente en algún lugar entre 12 y 20 millones de toneladas métricas, pero esos mismos científicos, así como otros, en el USGS y otros lugares han estimado que los depósitos globales superan con creces esos números. El problema no es la presencia de litio en la Tierra, sino poder llegar a él. La mayor parte de lo que usamos actualmente proviene de unas pocas fuentes, principalmente en Chile y Australia, que producen el 75 por ciento del litio que usa el mundo, y también en Argentina y China, según una investigación del USGS de 2016.
Buscando resolver este problema, los geólogos de Stanford fueron en busca de nuevas fuentes del metal. Sabían que se origina en la roca volcánica, por lo que fueron a los volcanes más grandes que pudieron encontrar: Supervolcanes, que aparecen no como una montaña con un agujero, sino una caldera grande, ancha y con forma de caldero donde una erupción a gran escala. sucedió hace millones de años. Allí, vieron altas concentraciones de litio contenidas en un tipo de arcilla volcánica llamada hectorita. Los geólogos ya sabían en general que el litio provenía de rocas volcánicas, pero el equipo de Stanford pudo medirlo en lugares inesperados y cantidades que abren una gama más amplia de sitios potenciales.
"Resulta que realmente no necesitas concentraciones súper altas de litio en el magma", dice Gail Mahood, profesora de geología de Stanford y autora del estudio, en Nature Communications, sobre el descubrimiento. “Muchos de los volcanes que entraron en erupción en el oeste de los EE. UU. Tendrían suficiente litio para producir un depósito económico, siempre que la erupción sea lo suficientemente grande ... y siempre que [se] creara una situación en la que se pudiera concentrar el litio que se lixivió de las rocas ".
El litio se extrae de estas rocas blancas, que son sedimentos del lago caldera. (Tom Benson) Actualmente, la mayor parte del litio que utilizamos proviene de salmuera de litio, agua subterránea salada cargada con litio. Las rocas volcánicas abandonan su litio a medida que el agua de lluvia o el agua hidrotermal caliente lo extraen. Corre cuesta abajo hacia grandes cuencas geológicas donde la corteza terrestre se estira y se hunde. Cuando eso sucede en regiones particularmente áridas, el agua se evapora más rápido de lo que se puede acumular, y se obtienen concentraciones cada vez más densas de litio. Es por eso que los mejores depósitos de litio hasta ahora han estado en lugares como Clayton Valley, Nevada y el desierto de Atacama en Chile. Se consolida en una salmuera líquida debajo de la superficie seca del desierto, que se bombea fuera del suelo, se condensa aún más en piscinas de evaporación y se extrae de la salmuera en plantas químicas.
LeeAnn Munk, geóloga de la Universidad de Alaska, ha estado trabajando durante años para desarrollar una "receta geológica" de las condiciones en que se forma la salmuera de litio, y su equipo ha sido el primero en describir este modelo de depósito de mineral: la acción volcánica, la estructura tectónica, el clima árido, etc. Su trabajo, que a menudo la asocia con el USGS, se ha centrado en la salmuera.
Pero la salmuera es solo una de las formas en que se encuentra el litio. Es bien sabido que el metal se puede encontrar en roca sólida llamada pegmatita y en hectorita. La hectorita no es arcilla como la que usarías para hacer una olla, sino una sustancia seca, en capas, blanca y ceniza que se formó debido a la acción hidrotermal después de la erupción del volcán. La arcilla absorbe y fija el litio que se ha filtrado de la roca volcánica. Debido a que estos volcanes son viejos, el más notable, quizás, es el Campo Volcánico McDermitt de 16 millones de años en Kings Valley, Nevada, la tierra ha cambiado, y la arcilla a menudo no se encuentra en una cuenca sino que está expuesta, arriba en altas cordilleras desérticas.
"[Mahood y su equipo] han identificado cómo se mantiene el litio en estas rocas volcánicas con alto contenido de sílice", dice Munk. “Ayuda a nuestra comprensión de dónde ocurre el litio, dentro de la Tierra. Si no entendemos completamente eso, entonces tenemos dificultades para decir cuánto litio tenemos y cuánto litio realmente podemos extraer. Han ayudado a avanzar en la comprensión de dónde existe el litio en la corteza ”.
Otros lugares identificados por el grupo de Mahood incluyen Sonora, México, la caldera de Yellowstone y Pantelleria, una isla en el Mediterráneo. Cada uno mostró concentraciones variables de litio, que los investigadores pudieron correlacionar con la concentración de los elementos más fácilmente detectables rubidio y circonio, lo que significa que en el futuro, esos pueden usarse como indicadores en la búsqueda de más litio.
Pero hay más que solo buscar sitios de supervolcanes ricos en litio. "El problema en este momento es que realmente no hay tecnología existente a una escala lo suficientemente grande como para extraer el litio de las arcillas que es económico", dice Munk. "Podría ser algo que suceda en el futuro".
Mahood lo reconoce. "Hasta donde yo sé, la gente no ha elaborado un proceso a escala comercial para eliminar el litio de la hectorita", dice ella. “La ironía de todo esto es que la hectorita se está extrayendo en este momento, pero en realidad no se extrae para el litio. Lo que están extrayendo es la hectorita como arcilla, y las arcillas de hectorita tienen propiedades inusuales ya que son estables a temperaturas muy altas. Entonces, el depósito en King's Valley se está extrayendo por ahora para hacer lodos de perforación especializados que se utilizan en la industria del gas natural y el petróleo ".
Pero extraer litio de la salmuera también es costoso, particularmente en la cantidad de agua dulce que requiere, en lugares donde el agua es escasa. Probablemente hay mucho litio para todos, dice Mahood, pero no quieres que todo venga de una fuente. "Usted quiere que provenga de lugares diversificados en términos de países y compañías", dice ella, "para que nunca sea rehén de las prácticas de fijación de precios de un país".
