¡Litio! ¿Existe un elemento más candente en estos días? La base de nuestro intento de abandonar el uso de productos derivados del petróleo para obtener energía se basa, al menos por ahora, en el litio y su uso en baterías. baterías de iones de litio son el núcleo de los automóviles eléctricos, el almacenamiento eléctrico doméstico y prácticamente cualquier tecnología que requiera energía durante largos períodos. Sin embargo, el litio tiene que venir de alguna parte, como todos los demás. recursos de nuestro planeta… y a diferencia del petróleo, no es la vida la fuente fundamental.
Litio Es un elemento extraño. Es el tercero más ligero, con un núcleo de 3 protones. La mayor parte del litio de la Tierra es un isótopo llamado litio-7, lo que significa que el núcleo tiene 3 protones y 4 neutrones. Una pequeña fracción es el litio-6, que tiene un neutrón menos.
Distribución elemental en el universo. Crédito: Wikimedia Commons.
Al ser un elemento tan simple, resulta que algo de litio era producido durante el Big Bang junto con el hidrógeno y el helio del universo. Sin embargo, gracias a los procesos de fusión estelar, el litio no es tan abundante como muchos elementos mucho más pesados que él. De hecho, el “divot de litio” (ver arriba) en el elemento composición del universo significa que el litio es ~10 millones de veces menos abundante que el helio (elemento 2) y 100.000 veces menos abundante que el carbono (elemento 6).
Cuando la Tierra se formó a partir de primordial nebulosa solar, elementos ligeros como el hidrógeno, helio y el litio quedaron en su mayor parte fuera de los materiales del planeta (más allá del hidrógeno en el agua). Las estimaciones actuales sugieren que la corteza terrestre está aproximadamente 0,002% litioclasificándolo entre tales elementos como el escandio y el niobio, que no son exactamente elementos cotidianos.
Minería de litio hoy
En este momento, gran parte del litio del mundo se extrae de depósitos en Australia y Chile/Argentina. Esto se debe a que los lugares donde se extrae el litio se dividen en dos principales sabores: (1) depósitos de rocas ígneas (derivadas del magma) y (2) depósitos sedimentarios de lagos secos. Uno de los depósitos de litio más grandes del mundo se encuentra en los sedimentos que llenan el lecho del lago, mayormente seco en Bolivia, llamado el Salar de Uyuni y el chileno/Los depósitos argentinos son de origen similar. La mayoría de los depósitos de Australia son de la variedad “hard rock” en toda Australia Occidental.
Depósitos de sal en el Salar de Uyuni en Bolivia. Crédito: Wikimedia Commons.
Estados Unidos… bueno, actualmente no produce mucho litio propio. Hay un Única mina de litio operativa en Nevada que extrae el elemento de salmueras (aguas ricas en minerales), por lo que se parece más a los depósitos sudamericanos.
Los Estados Unidos importa sólo alrededor del 25% del litio que utiliza, pero eso es producto de lo poco que se utiliza en Estados Unidos. Más del 80% de todo el litio mundial se utiliza para fabricar baterías, pero esa industria realmente no existe en Estados Unidos en este momento. En 2022, según el Servicio Geológico de Estados Unidos, Estados Unidos utilizó alrededor de 3.000 toneladas de litio. ¡Compare eso con China y su industria de baterías de litio, que utilizó más de 300.000 toneladas en 2021!
Entonces, el verdadero problema no es que China no esté produciendo más litio: tiene algunos depósitos de litio, pero no es rico en él. Sin embargo, procesa más litio para fabricar baterías que cualquier país del mundo. Gran parte de las normas relacionadas con los créditos fiscales para vehículos eléctricos en EE. UU. están vinculadas al traslado de esta producción y procesamiento de litio de China a EE. UU. y sus aliados.
Estados Unidos está invirtiendo casi $2 mil millones en la identificación de depósitos de litio para que país puede expandirse desde su única mina de litio actual. Múltiples nuevos depósitos han sido identificados, principalmente en el oeste de EE. UU. Uno de ellos parece ser la actual “veta madre” de litio y posiblemente el depósito de litio más grande del planeta.
El volcán que hizo erupción de litio
Los principales depósitos de litio en todo el mundo (derecha) y la ubicación de la Caldera McDermitt en Oregón/Nevada (derecha). Crédito: Benson et al. (2017), Comunicaciones de la naturaleza.
La caldera McDermitt se encuentra a lo largo de la frontera entre Oregón y Nevada. Se puede considerar el tatarabuelo de la Caldera de Yellowstone lo que significa que fue una de las primeras manifestaciones identificadas de la pluma del manto que actualmente se encuentra debajo de Wyoming. Durante el tiempo que la caldera McDermitt estuvo activa hace entre 15 y 17 millones de años, produjo algunos enorme Erupciones volcánicas explosivas que superan los 1.000 kilómetros cúbicos de cenizas y escombros.
Gracias a algo único química de estos depósitos volcánicos, las erupciones de la caldera McDermitt pusieron en marcha una serie de procesos geológicos que resultaron depósitos de litio increíblemente ricos. Todo esto se suma al potencial de más de 20 a 40 millones de toneladas métricas de litio. recursos en el área de la caldera, una cantidad que colocaría a Estados Unidos entre los principales proveedores de litio a nivel mundial. La historia del depósito fue detallada recientemente en un artículo de investigación de Thomas Benson y otros en Science Advances.
El litio en la caldera McDermitt acabó allí de forma fortuita. Primero, necesitabas un erupción que podría formar una caldera. Esto sucedió hace unos 16,3 millones de años cuando la caldera McDermitt se formó durante una erupción que rivalizaría con la más grande de la moderna caldera de Yellowstone.
Gracias a que el magma se formó parcialmente al incorporar la corteza norteamericana debajo del área, elementos como el litio se enriquecieron en la roca fundida. Una vez que ocurrió la erupción, la mitad de esos 1000 kilómetros cúbicos se derramaron fuera de la zona como flujos piroclásticos, mientras que la otra mitad cayó en la caldera formada por el colapso de la tierra durante la erupción.
Capas de sedimento de un lago que se formó en la Caldera McDermitt. Crédito: Henry et al. (2017), Geosfera.
Ahora tenemos ~500 kilómetros cúbicos de desechos volcánicos calientes en una cuenca cerrada (la caldera). A medida que comienza a enfriarse, la cuenca se llena de agua y sedimento, lixiviando parte del litio de los escombros volcánicos y enriqueciéndolo en el sedimento. Luego, a medida que el vulcanismo continúa dentro (y especialmente debajo) de la caldera, los fluidos calientes emergen a través de fallas y fracturas, lixiviando aún más litio y manteniendo calientes partes del sedimento.
Al hacerlo, realizas un viaje mágico. Conviertes un tipo de arcilla rica en magnesio en una arcilla rica en litio (llamada illita). Las arcillas se producen mediante la descomposición del vidrio volcánico y los minerales en la caldera, pero luego se enriquecen en litio debido a la alteración hidrotermal, el proceso en el que los fluidos calientes pueden agregar o eliminar elementos.
¿Estados Unidos encontró la veta madre del litio?
Al final, el área de la caldera McDermitt tiene arcillas que contienen más del 5 al 12 por ciento en peso de litio. Se trata de una gran cantidad de litio concentrado en estos minerales arcillosos. Al considerar el tamaño y el espesor de los sedimentos del lago que contienen estas arcillas, el tamaño del depósito de litio podría ser varias veces mayor que el depósito del Salar de Uyuni, el actual campeón mundial en recursos de litio.
Por supuesto, nada de esto deja de tener consecuencias. Hay claramente preguntas sobre impacto ambiental que hay que responder sobre cómo se puede procesar y procesar el litio. Utiliza mucha agua y daña el ecosistema de la superficie para crear minas a cielo abierto. ¿Cuál sería el punto de hacer esto si la extracción de litio crea tanto daño ambiental local o global como el material que se supone que debe reemplazar? Estas preguntas no tengo respuestas en este momento.
Sin embargo, sí sabemos que existe una inmensa presión para crear mejores reservas de litio para Estados Unidos y la caldera McDermitt podría ser un primer paso hacia eso. Resolver los problemas de daño ambiental potencial por la utilización de este litio puede ser el próximo gran paso ahora que hemos identificado un lugar donde podríamos obtener este elemento raro.