Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι τα επόμενα χρόνια, θα χρειαστούμε πολύ λίθιο. Η αυξανόμενη αγορά ηλεκτρικών αυτοκινήτων, η νέα αποθήκευση ενέργειας οικιακής χρήσης και οι μεγάλες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος και η έλλειψη τεχνολογίας για αποθήκευση σε σχέση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, θέτουν το μέλλον της αποθήκευσης ενέργειας στα χέρια μόνο λίγων θέσεων γύρω από κόσμο όπου εξάγεται το αλκαλικό μέταλλο.
Νωρίτερα αυτή τη δεκαετία, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μίτσιγκαν προέβλεπαν την αύξηση της ζήτησης λιθίου μέχρι το έτος 2100. Είναι πολύ πιθανό κάπου μεταξύ 12 εκατομμυρίων και 20 εκατομμυρίων μετρικών τόνων, αλλά οι ίδιοι επιστήμονες, καθώς και άλλοι, USGS και αλλού, έχουν εκτιμήσει ότι οι παγκόσμιες καταθέσεις υπερβαίνουν κατά πολύ αυτούς τους αριθμούς. Το ζήτημα δεν είναι η παρουσία του λιθίου στη Γη, στη συνέχεια, αλλά η δυνατότητα να φτάσουμε σε αυτό. Τα περισσότερα από αυτά που χρησιμοποιούμε σήμερα προέρχονται από λίγες μόνο πηγές, κυρίως στη Χιλή και την Αυστραλία, οι οποίες παράγουν το 75 τοις εκατό του χρησιμοποιούμενου λιθίου, καθώς και από την Αργεντινή και την Κίνα, σύμφωνα με την έρευνα του USGS από το 2016.
Ψάχνοντας να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι γεωλόγοι του Stanford πήγαν στην αναζήτηση νέων πηγών μετάλλου. Ήξεραν ότι προέρχεται από ηφαιστειακό βράχο και έτσι πήγαν στα μεγαλύτερα ηφαίστεια που μπορούσαν να βρουν: Supervolcanoes, τα οποία δεν εμφανίζονται ως ένα βουνό με τρύπα σε αυτό, αλλά μια μεγάλη, ευρεία, καλυμμένη με καζάνι καλντέρα όπου μια μεγάλη έκρηξη συνέβη πριν από εκατομμύρια χρόνια. Εκεί, είδαν υψηλές συγκεντρώσεις λιθίου που περιέχονται σε έναν τύπο ηφαιστειακής αργίλου που ονομάζεται hectorite. Οι γεωλόγοι γνώριζαν ήδη γενικά ότι το λίθιο προήλθε από ηφαιστειακά πετρώματα, αλλά η ομάδα του Στάνφορντ ήταν σε θέση να το μετρήσει σε απροσδόκητες τοποθεσίες και ποσότητες ανοίγοντας ένα ευρύτερο φάσμα πιθανών τοποθεσιών.
"Αποδεικνύεται ότι δεν χρειάζεστε πραγματικά πολύ υψηλές συγκεντρώσεις λιθίου στο μάγμα", λέει ο Gail Mahood, καθηγητής γεωλογίας του Stanford και συγγραφέας της μελέτης, στην Nature Communications, για την ανακάλυψη. "Πολλά από τα ηφαίστεια που ξέσπασαν στις δυτικές ΗΠΑ θα έχουν αρκετό λίθιο για να παράγουν μια οικονομική αποθεματοποίηση, όσο η έκρηξη είναι αρκετά μεγάλη ... και όσο δημιουργεί μια κατάσταση όπου θα μπορούσατε να συγκεντρώσετε το λίθιο που εκχύθηκε των βράχων. "
Το λίθιο εξορύσσεται από αυτά τα λευκά βράχια, τα οποία είναι ιζήματα λίμνης καλντέρας. (Tom Benson) Επί του παρόντος, το μεγαλύτερο μέρος του λιθίου που χρησιμοποιούμε προέρχεται από αλμυρό λίθιο-αλμυρό υπόγεια ύδατα φορτωμένο με λίθιο. Οι ηφαιστειακοί βράχοι εγκαταλείπουν το λίθιο τους ως βρόχινου νερού ή από το θερμό υδροθερμικό νερό που τα ξεπλένει. Περνάει προς τα κάτω σε μεγάλες, γεωλογικές λεκάνες όπου η κρούστα της Γης τεντώνεται και χτυπάει. Όταν αυτό συμβαίνει σε ιδιαίτερα ξηρές περιοχές, το νερό εξατμίζεται γρηγορότερα από ό, τι μπορεί να συσσωρεύσει, και παίρνετε πυκνότερες και πυκνότερες συγκεντρώσεις λιθίου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι καλύτερες εναποθέσεις λιθίου μέχρι στιγμής βρίσκονται σε μέρη όπως η κοιλάδα Clayton, η Νεβάδα και η έρημος Atacama της Χιλής. Συμπλέκεται σε υγρή άλμη κάτω από την ξηρή επιφάνεια της ερήμου, η οποία αντλείται από το έδαφος, συμπυκνώνεται περαιτέρω στις δεξαμενές εξάτμισης και εξάγεται από την άλμη σε χημικές εγκαταστάσεις.
Ο LeeAnn Munk, γεωλόγος του Πανεπιστημίου της Αλάσκας, εργάζεται εδώ και χρόνια για να αναπτύξει μια «γεωλογική συνταγή» των συνθηκών κάτω από τις οποίες σχηματίζεται η άλμη του λιθίου και η ομάδα της ήταν η πρώτη που περιγράφει αυτό το μοντέλο εναπόθεσης ορυκτών - η τεκτονική δομή, το άνυδρο κλίμα κλπ. Η δουλειά της, η οποία συχνά τα συνδυάζει με την USGS, επικεντρώθηκε στην άλμη.
Αλλά άλμη είναι μόνο ένας από τους τρόπους που βρίσκεται το λίθιο. Είναι γνωστό ότι το μέταλλο μπορεί να βρεθεί σε στερεό βράχο που ονομάζεται πεγκμάτη, και σε hectorite. Ο εκτορίτης δεν είναι πηλός όπως θα χρησιμοποιούσατε για να φτιάξετε μια κατσαρόλα, αλλά μια στεγνή, στρωματοποιημένη, λευκή ασβέστη ουσία που σχηματίστηκε λόγω υδροθερμικής δράσης μετά την έκρηξη του ηφαιστείου. Ο πηλός απορροφά και στερεώνει το λίθιο που έχει ξεπλυθεί από τον ηφαιστειακό βράχο. Επειδή αυτά τα ηφαίστεια είναι παλιά - το πιο αξιοσημείωτο ίσως είναι το 16 εκατομμύριο χρονών ηφαιστειακό πεδίο McDermitt στο Kings Valley, στη Νεβάδα - η γη έχει μετατοπιστεί και ο πηλός βρίσκεται συχνά όχι σε λεκάνη αλλά εκτεθειμένη υψηλές οροσειρές της ερήμου.
"[Η Mahood και η ομάδα της] έχουν εντοπίσει πώς κρατείται το λίθιο σε αυτά τα υψηλά ηφαιστειακά πετρώματα πυριτίου", λέει ο Munk. "Βοηθά περαιτέρω την κατανόησή μας για το πού συμβαίνει το λίθιο, μέσα στη Γη. Εάν δεν καταλαβαίνουμε πλήρως αυτό, τότε έχουμε σκληρό χρόνο να πούμε πόση ποσότητα λιθίου έχουμε και πόσο λίθιο μπορούμε πραγματικά να εξαγάγουμε. Έχουν βοηθήσει στην προώθηση της κατανόησης του πού υπάρχει λίθιο στην κρούστα. "
Άλλες τοποθεσίες που προσδιορίζονται από την ομάδα της Mahood περιλαμβάνουν τη Sonora, το Μεξικό, την καλντέρα του Yellowstone και την Pantelleria, ένα νησί στη Μεσόγειο. Το καθένα έδειξε ποικίλες συγκεντρώσεις λιθίου, οι οποίες οι ερευνητές μπόρεσαν να συσχετιστούν με τη συγκέντρωση των ευκολότερα ανιχνεύσιμων στοιχείων ρουβιδίου και ζιρκονίου, που σημαίνει ότι στο μέλλον αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δείκτες στην αναζήτηση περαιτέρω λιθίου.
Αλλά υπάρχουν περισσότερα από αυτό απλά να ψάχνετε για πλούσια σε λίθιο τοποθεσίες supervolcano. "Το θέμα τώρα είναι ότι δεν υπάρχει πραγματικά καμία υπάρχουσα τεχνολογία σε μια αρκετά μεγάλη κλίμακα για να εξοντώσει πραγματικά το λίθιο από τους αργίλους που είναι οικονομικό", λέει ο Munk. "Θα μπορούσε να συμβεί κάτι στο μέλλον."
Η Mahood το αναγνωρίζει αυτό. "Από όσο γνωρίζω, οι άνθρωποι δεν έχουν επεξεργαστεί μια διαδικασία εμπορικής κλίμακας για την αφαίρεση του λιθίου από τον εκτορίτη", λέει. "Η ειρωνεία όλων αυτών είναι ότι ο hectorite εξορύσσεται αυτή τη στιγμή, αλλά δεν εξορύσσεται πραγματικά για το λίθιο. Αυτό που εξορύσσουν είναι ο hectorite ως πηλός και οι αργιλοπυριτικές ενώσεις έχουν ασυνήθιστες ιδιότητες επειδή είναι σταθερές σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Επομένως, η αποθήκη στην Κοιλάδα του Βασιλέως εξορύσσεται προς το παρόν, είναι η εξόρυξη λάσπης ειδικής χρήσης που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία φυσικού αερίου και πετρελαίου ».
Αλλά για να εξαγάγετε το λίθιο από άλμη είναι επίσης δαπανηρή, ιδιαίτερα στην ποσότητα του γλυκού νερού που χρειάζεται, σε μέρη όπου το νερό είναι σπάνιο. Υπάρχει μάλλον άφθονο λίθιο για να περιηγηθείτε, λέει ο Mahood, αλλά δεν θέλετε να προέρχονται όλοι από μια πηγή. "Θέλετε να προέρχεται από διαφοροποιημένα μέρη όσον αφορά τόσο τις χώρες όσο και τις εταιρείες", λέει, "έτσι ώστε να μην είστε ποτέ ομήρος στις πρακτικές τιμολόγησης μιας χώρας".
