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8 Mayo 2019 / Geología

La búsqueda de nuevas fuentes geológicas de litio podría impulsar un futuro limpio

La búsqueda para encontrar y extraer este oro blanco también está impulsando nuevas investigaciones de geología básica, geoquímica e hidrología.

 

La prospección de nuevas fuentes de litio está en auge, impulsada por las expectativas de que la demanda de baterías de litio ligeras y recargables.

 

El futuro del litio es electrizante. Los automóviles y camiones que funcionan con baterías de litio en lugar de combustibles fósiles son, para muchas personas, el futuro del transporte. Las baterías de litio recargables también son cruciales para almacenar la energía producida por la energía solar y eólica, fuentes de energía limpia que son un faro de esperanza para un mundo preocupado por el rápido cambio climático mundial.

 

La prospección de nuevas fuentes de litio está en auge, impulsada por las expectativas de que la demanda de baterías de litio ligeras y recargables (para alimentar vehículos eléctricos, teléfonos celulares, computadoras portátiles e instalaciones de almacenamiento de energía renovable) está a punto de dispararse.

 

Incluso antes de los coches eléctricos, el litio era un producto caliente, extraído durante décadas por razones que no tenían nada que ver con las baterías. Gracias a las propiedades físicas del litio, es extrañamente útil, apareciendo en todo tipo de productos, desde vidrio resistente a los golpes hasta medicamentos. En 2018, esos productos representaron casi la mitad de la demanda mundial de litio, según los análisis de Deutsche Bank con sede en Frankfurt. Las baterías para productos electrónicos de consumo, como teléfonos celulares o computadoras portátiles, representaron otro 25 por ciento de la demanda. Los vehículos eléctricos representaron la mayor parte del resto.

 

Esa ruptura pronto se pondrá de cabeza: para 2025, casi la mitad de la demanda de litio será de la industria de vehículos eléctricos, según sugieren algunas proyecciones. Se espera que la demanda global del metal aumente al menos un 300 por ciento en los próximos 10 a 15 años, en gran parte debido a que se espera que las ventas de vehículos eléctricos aumenten dramáticamente. En este momento, hay alrededor de 2 millones de vehículos eléctricos en la carretera en todo el mundo; para 2030, se proyecta que ese número crezca a más de 24 millones, según la firma de investigación de la industria Bloomberg New Energy Finance. El gigante de los vehículos eléctricos Tesla ha estado en una búsqueda mundial de litio, entintando ofertas para obtener suministros de litio de las operaciones mineras en los Estados Unidos, México, Canadá y Australia.

 

Como resultado, los precios del litio en los mercados globales han estado en una montaña rusa en los últimos años, con un fuerte aumento en 2018 debido a los temores de que podría no haber suficiente metal para todos. Pero esos escenarios apocalípticos son probablemente un poco exagerados, dice la geóloga Lisa Stillings, del Servicio Geológico de los EE. UU. En Reno, Nevada. El litio representa aproximadamente el 0,002 por ciento de la corteza terrestre, pero en términos geológicos, no es particularmente raro, dice Stillings. La clave, agrega, es saber dónde se concentra lo suficiente como para explotar económicamente.

 

Para responder a esta pregunta, los investigadores están estudiando cómo y dónde se combinan las fuerzas del viento, el agua, el calor y el tiempo para crear ricos depósitos de metal. Tales lugares incluyen las cuencas desérticas planas del "triángulo de litio" de Chile, Argentina y Bolivia; rocas volcánicas llamadas pegmatitas en Australia, Estados Unidos y Canadá; y arcillas que contienen litio en los Estados Unidos.

 

La búsqueda para encontrar y extraer este "oro blanco" también está impulsando nuevas investigaciones de geología básica, geoquímica e hidrología. Stillings y otros científicos están examinando cómo se forman las arcillas y las salmueras, cómo podría moverse el litio entre los dos depósitos cuando ambos ocurren en la misma cuenca y cómo los átomos de litio tienden a posicionarse dentro de la estructura química de la arcilla.

 

 

Buscando fuentes más simples

 

El litio, en su forma elemental, es suave, plateado y liviano, con una densidad de aproximadamente la mitad del agua. Es el metal más ligero de la tabla periódica. El elemento fue descubierto en 1817 por el químico sueco Johan August Arfwedson, quien estaba analizando un mineral grisáceo llamado petalita. Arfwedson identificó aluminio, silicio y oxígeno en el mineral, que en conjunto constituían el 96 por ciento de la masa del mineral.

 

El resto de la petalita, determinó, estaba formado por algún tipo de elemento que tenía propiedades químicas similares al potasio y al sodio. Los tres elementos son altamente reactivos con otras partículas cargadas, o los iones, para formar sales, son sólidos pero suaves a temperatura ambiente, tienen bajos puntos de fusión y tienden a disolverse fácilmente en agua. Gracias a sus similitudes, estos elementos, junto con el rubidio, el cesio y el francio, se agruparon más tarde como "metales alcalinos", formando la mayoría del Grupo 1 de la tabla periódica (SN: 1/19/19, p. 18). La afinidad del litio por el agua ayuda a explicar cómo se mueve a través de la corteza terrestre y cómo puede concentrarse lo suficiente como para minar.

 

La receta básica para cualquier tipo de depósito rico en litio incluye rocas volcánicas además de una gran cantidad de agua y calor, mezcladas bien con la tectónica activa. A nivel mundial, existen tres fuentes principales de litio: pegmatitas, salmueras y arcillas.

 

La mayoría de las pegmatitas son un tipo de granito formado por magma fundido. Lo que hace que las pegmatitas sean interesantes es que tienden a contener muchos elementos incompatibles, que resisten la formación de cristales sólidos durante el mayor tiempo posible. Las rocas se forman cuando el magma debajo de un volcán se enfría muy lentamente. La composición química del magma evoluciona con el tiempo. A medida que los elementos caen del líquido para formar cristales sólidos, otros elementos, como el litio, tienden a permanecer en el líquido y se concentran cada vez más. Pero eventualmente, incluso ese magma se enfría y se cristaliza, y las incompatibles quedan atrapadas en la pegmatita.

 

Antes de la década de 1990, las pegmatitas en los Estados Unidos eran la fuente principal de litio extraído. Pero extraer mineral de litio, principalmente un mineral llamado espodumeno, de la roca es costoso. Además del costo de la minería real, la roca debe triturarse y tratarse con ácido y calor para extraer el litio en una forma comercialmente útil.

 

En la década de 1990, una fuente mucho más barata de litio se convirtió en una opción. Justo debajo de las salinas áridas que abarcan grandes franjas de Chile, Argentina y Bolivia circula agua subterránea salada enriquecida con litio. Los mineros bombean el agua salada a la superficie, la secuestran en estanques y dejan que se evapore bajo el sol. "La madre naturaleza hace la mayor parte del trabajo, por lo que es realmente barato", dice Stillings.

 

Lo que queda tras la evaporación es una salmuera amarillenta. Para extraer litio de grado de batería en formas comercialmente útiles, particularmente carbonato de litio e hidróxido de litio, los mineros agregan diferentes minerales a la salmuera, como el carbonato de sodio y el hidróxido de calcio. Las reacciones con esos minerales hacen que diferentes tipos de sales se precipiten fuera de la solución, lo que en última instancia produce minerales de litio.

 

La mayoría de las pegatitas son un tipo de granito formado por magma fundido. Lo que hace que las pegatitas sean interesantes que se relacionen con elementos incompatibles, que resista la formación de cristales sólidos durante el mayor tiempo posible. Las rocas se forman cuando el magma está debajo de un volcán se enfría muy lentamente. La composición química del magma evoluciona con el tiempo. A medida que los elementos se utilizan para formar cristales sólidos, otros elementos, como el litio, para permanecer en el líquido y concentrarse cada vez más. Pero eventualmente, incluso ese magma se enfría y se cristaliza, y las incompatibles quedan atrapadas en la pegmatita.

 

Antes de la década de 1990, las pegmatitas en los Estados Unidos eran la fuente principal de literatura extraída. Pero extraer mineral de litio, principalmente un mineral llamado espodumeno, de la roca es costoso. Además de la minería real, la roca debe triturarse y tratarse con ácido y calor para extraer el litio en una forma comercialmente útil.

 

En la década de 1990, una fuente mucho más barata de la literatura se ha convertido en una opción. Justo debajo de las salinas áridas que abarcan grandes franjas de Chile, Argentina y Bolivia circula agua subterránea salada enriquecida con litio. Los mineros bombearon el agua salada a la superficie, el secuestro en estanques y dejan que se evapore bajo el sol. "La madre naturaleza tiene la mayor parte del trabajo", dice Stillings.

 

Lo que queda tras la evaporación es una salmuera amarillenta. Para obtener información sobre el grado de batería en las formas comercialmente útiles, particularmente el carbonato de litio y el hidróxido de litio, los minerales diferentes de la salmuera, como el carbonato de sodio y el hidróxido de calcio. Las reacciones con esos minerales hacen que los diferentes tipos de ventas se precipiten fuera de la solución, en la última instancia, producir minerales de litio.

 

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