Não há dúvida de que nos próximos anos precisaremos de muito lítio. O crescente mercado de automóveis elétricos, além de novas instalações de armazenamento doméstico de energia e de baterias de larga escala, e a falta atual de qualquer tecnologia melhor para armazenamento do que as baterias de íon de lítio, colocam o futuro do armazenamento de energia nas mãos de poucos lugares ao redor do mundo. mundo onde o metal alcalino é extraído.
No início desta década, pesquisadores da Universidade de Michigan projetaram o crescimento da demanda por lítio até o ano de 2100. É muito provável - algo entre 12 milhões e 20 milhões de toneladas -, mas esses mesmos cientistas, assim como outros, USGS e em outros lugares, estimaram que os depósitos globais excedem bem esses números. A questão não é a presença de lítio na Terra, mas sim ser capaz de alcançá-lo. A maior parte do que usamos atualmente vem de apenas algumas fontes, principalmente no Chile e na Austrália, que produzem 75% do lítio que o mundo usa, e também da Argentina e da China, segundo pesquisa do USGS de 2016.
Procurando resolver este problema, os geólogos de Stanford foram em busca de novas fontes do metal. Eles sabiam que se originava na rocha vulcânica, e então foram para os maiores vulcões que conseguiram encontrar: supervulcões, que não aparecem como uma montanha com um buraco, mas uma caldeira grande e larga em forma de caldeirão, onde uma erupção em grande escala aconteceu milhões de anos atrás. Lá, eles viram altas concentrações de lítio contido em um tipo de argila vulcânica chamada hectorita. Os geólogos já sabiam, em geral, que o lítio provinha de rochas vulcânicas, mas a equipe de Stanford conseguiu medi-lo em locais e quantidades inesperados, abrindo um leque mais amplo de locais potenciais.
"Acontece que você realmente não precisa de concentrações muito altas de lítio no magma", diz Gail Mahood, um professor de geologia de Stanford e autor do estudo, na Nature Communications, sobre a descoberta. “Muitos dos vulcões que irromperam no oeste dos EUA teriam lítio suficiente para produzir um depósito econômico, desde que a erupção seja grande o suficiente… e desde que [ela] crie uma situação onde você possa concentrar o lítio que foi lixiviado das rochas. ”
O lítio é extraído dessas rochas brancas, que são sedimentos do lago da caldeira. (Tom Benson) Atualmente, a maior parte do lítio que usamos vem da salmoura de lítio - água subterrânea salgada carregada com lítio. As rochas vulcânicas abrem mão de seu lítio, pois a água da chuva ou a água hidrotermal quente a expelem. Ele desce a grandes bacias geológicas onde a crosta da Terra se estende e afunda. Quando isso acontece em regiões particularmente áridas, a água evapora mais rápido do que pode acumular, e você obtém concentrações mais densas e densas de lítio. É por isso que os melhores depósitos de lítio até agora foram em lugares como Clayton Valley, Nevada, e no Deserto do Atacama, no Chile. Ele se consolida em uma salmoura líquida sob a superfície seca do deserto, que é bombeada para fora do solo, condensada em piscinas de evaporação e extraída da salmoura em plantas químicas.
LeeAnn Munk, geólogo da Universidade do Alasca, trabalha há anos para desenvolver uma “receita geológica” das condições sob as quais a salmoura de lítio se forma, e sua equipe foi a primeira a descrever esse modelo de depósito de minério - a ação vulcânica, a estrutura tectônica, o clima árido, etc. Seu trabalho, que muitas vezes a associa ao USGS, tem se concentrado na salmoura.
Mas a salmoura é apenas uma das maneiras pelas quais o lítio é encontrado. É bem sabido que o metal pode ser encontrado em rocha sólida chamada pegmatita e em hectorita. Hectorite não é argila como você usaria para fazer um pote, mas uma substância seca, em camadas, branca que se formou devido à ação hidrotermal após o vulcão entrar em erupção. A argila absorve e afixa o lítio que se libertou da rocha vulcânica. Como esses vulcões são antigos - o mais notável, talvez, é o McDermitt Volcanic Field, de 16 milhões de anos, em Kings Valley, Nevada -, a terra mudou, e a argila é frequentemente encontrada não em uma bacia, mas exposta em cima. cordilheiras altas do deserto.
“[Mahood e sua equipe] identificaram como o lítio é mantido nessas rochas vulcânicas de alta sílica”, diz Munk. “Isso ajuda ainda mais nossa compreensão de onde o lítio ocorre, dentro da Terra. Se não entendermos completamente isso, teremos dificuldade em dizer quanto lítio temos e quanto lítio podemos extrair. Eles ajudaram a avançar o entendimento de onde o lítio existe na crosta. ”
Outros locais identificados pelo grupo de Mahood incluem Sonora, no México, a caldeira de Yellowstone e Pantelleria, uma ilha no Mediterrâneo. Cada um deles mostrou concentrações variadas de lítio, que os pesquisadores foram capazes de correlacionar com a concentração dos elementos mais facilmente detectáveis rubídio e zircônio, significando que no futuro, esses podem ser usados como indicadores na busca por lítio adicional.
Mas há mais do que apenas procurar por sites de supervulcão ricos em lítio. "A questão agora é que realmente não há tecnologia existente em escala grande o suficiente para realmente extrair o lítio das argilas que é econômico", diz Munk. "Pode ser algo que aconteça no futuro."
Mahood reconhece isso. “Até onde sei, as pessoas não elaboraram um processo de escala comercial para remover o lítio da hectorite”, diz ela. “A ironia de tudo isso é que o hectorita está sendo extraído agora, mas na verdade não está sendo extraído para o lítio. O que eles estão explorando é a hectorita como argila, e as argilas hectoritas têm propriedades incomuns, pois são estáveis a temperaturas muito altas. Então, o que o depósito no King's Valley está sendo extraído agora é fazer lamas de perfuração especiais que são usadas na indústria de gás natural e petróleo. ”
Mas extrair lítio da salmoura também é caro, particularmente na quantidade de água doce que é necessária, em lugares onde a água é escassa. Provavelmente há bastante lítio por aí, diz Mahood, mas você não quer que tudo venha de uma fonte. "Você quer que venha de lugares diversificados em termos de países e empresas", diz ela, "para que você nunca fique refém das práticas de preços de um país".
