Nie ma wątpliwości, że w nadchodzących latach będziemy potrzebować dużo litu. Rosnący rynek samochodów elektrycznych, nowe domowe magazyny energii i duże farmy akumulatorów oraz obecny brak jakiejkolwiek technologii lepszej do przechowywania niż akumulatory litowo-jonowe, stawia przyszłość magazynowania energii w rękach zaledwie kilku miejsc świat, w którym wydobywany jest metal alkaliczny.
Na początku tej dekady naukowcy z University of Michigan prognozowali wzrost zapotrzebowania na lit do 2100 roku. To dużo - prawdopodobnie gdzieś pomiędzy 12 milionów a 20 milionów ton metrycznych - ale ci sami naukowcy, jak i inni, na USGS i gdzie indziej oszacowali, że globalne depozyty znacznie przekraczają te liczby. Problemem nie jest zatem obecność litu na Ziemi, ale możliwość dostania się do tego. Większość tego, czego używamy, pochodzi obecnie z zaledwie kilku źródeł, głównie z Chile i Australii, które wytwarzają 75 procent litu zużywanego przez świat, a także z Argentyny i Chin, według badań USGS z 2016 roku.
Chcąc rozwiązać ten problem, geologowie ze Stanford poszukiwali nowych źródeł metalu. Wiedzieli, że powstaje w skale wulkanicznej, więc udali się do największych wulkanów, jakie mogli znaleźć: superwulkanów, które nie wyglądają jak góra z dziurą, ale duża, szeroka kaldera w kształcie kociołka, w której erupcja na dużą skalę wydarzyło się miliony lat temu. Tam zobaczyli wysokie stężenie litu zawarte w rodzaju gliny wulkanicznej zwanej hektorytem. Geolodzy już ogólnie wiedzieli, że lit pochodzi ze skał wulkanicznych, ale zespół ze Stanford był w stanie zmierzyć go w nieoczekiwanych miejscach i ilościach, otwierając szerszy zakres potencjalnych miejsc.
„Okazuje się, że tak naprawdę nie potrzebujesz bardzo wysokich stężeń litu w magmie” - mówi o odkryciu Gail Mahood, profesor geologii ze Stanford i autor badania w Nature Communications . „Wiele z wulkanów, które wybuchły w zachodnich Stanach Zjednoczonych, miałoby wystarczającą ilość litu, aby wytworzyć złoże ekonomiczne, o ile erupcja jest wystarczająco duża… i dopóki stworzy się sytuacja, w której można skoncentrować wyługowany lit skał. ”
Lit wydobywany jest z tych białych skał, które są osadami jeziornymi kalder. (Tom Benson) Obecnie większość używanego przez nas litu pochodzi z solanki litowej - słonych wód gruntowych wypełnionych litem. Skały wulkaniczne oddają lit, gdy woda deszczowa lub gorąca woda hydrotermalna wypłukuje go z nich. Biegnie w dół do wielkich, geologicznych basenów, gdzie skorupa ziemska faktycznie się rozciąga i ugina. Kiedy dzieje się tak w szczególnie suchych regionach, woda paruje szybciej, niż może się gromadzić, a ty dostajesz coraz gęstsze stężenia litu. Właśnie dlatego najlepsze złoża litu do tej pory znajdowały się w miejscach takich jak Clayton Valley, Nevada i chilijska pustynia Atacama. Zagęszcza się w płynnej solance pod suchą pustynną powierzchnią, która jest wypompowywana z ziemi, dalej skraplana w basenach parowania i ekstrahowana z solanki w zakładach chemicznych.
LeeAnn Munk, geolog z University of Alaska, od lat pracuje nad „geologiczną recepturą” warunków, w jakich tworzy się solanka litu, a jej zespół jako pierwszy opisał ten model złoża rudy - działanie wulkaniczne, struktura tektoniczna, suchy klimat itp. Jej prace, które często łączą ją z USGS, koncentrują się na solance.
Ale solanka jest tylko jednym ze sposobów znalezienia litu. Powszechnie wiadomo, że metal można znaleźć w litej skale zwanej pegmatytem i hektorytem. Hektorit nie jest gliną jak ty, aby zrobić garnek, ale wysuszoną, warstwową, białą, popielatą substancję, która powstała w wyniku działania hydrotermalnego po wybuchu wulkanu. Glina wchłania i osadza lit, który wypłynął ze skały wulkanicznej. Ponieważ te wulkany są stare - być może najbardziej znaczącym jest 16-letnie McDermitt Volcanic Field w Kings Valley w Nevadzie - ziemia się zmieniła, a gliny często nie można znaleźć w basenie, lecz odkryto ją na wysokie pustynne pasma górskie.
„[Mahood i jej zespół] ustalili, w jaki sposób lit jest zatrzymywany w tych wysoko wulkanicznych skałach wulkanicznych”, mówi Munk. „Pomaga nam to lepiej zrozumieć, gdzie występuje lit w obrębie Ziemi. Jeśli nie do końca to rozumiemy, trudno nam powiedzieć, ile litu mamy i ile litu faktycznie możemy wydobyć. Pomogli lepiej zrozumieć, gdzie lit znajduje się w skorupie. ”
Inne lokalizacje zidentyfikowane przez grupę Mahood to Sonora, Meksyk, kaldera Yellowstone i Pantelleria, wyspa na Morzu Śródziemnym. Każdy z nich wykazywał różne stężenia litu, które badacze byli w stanie skorelować ze stężeniem łatwiej wykrywalnych pierwiastków: rubidu i cyrkonu, co oznacza, że w przyszłości mogą one być wykorzystane jako wskaźniki w poszukiwaniu dalszego litu.
Ale jest w tym coś więcej niż tylko szukanie bogatych w lit miejsca superwulkanów. „Problem polega obecnie na tym, że tak naprawdę nie ma technologii na tyle dużą, aby faktycznie wydobywać lit z gliny, co jest ekonomiczne”, mówi Munk. „To może się zdarzyć w przyszłości.”
Mahood uznaje to. „O ile mi wiadomo, ludzie nie opracowali komercyjnego procesu usuwania litu z hektorytu”, mówi. „Ironią tego wszystkiego jest to, że hektoryt jest obecnie wydobywany, ale tak naprawdę nie jest wydobywany dla litu. Wydobywają go z hektorytu jako gliny, a gliny hektorytowe mają niezwykłe właściwości, ponieważ są odporne na bardzo wysokie temperatury. Tak więc złoża w King's Valley są obecnie wydobywane na specjalne płuczki wiertnicze, które są wykorzystywane w przemyśle gazu ziemnego i ropy naftowej. ”
Ale ekstrakcja litu z solanki jest również droga, szczególnie w ilości potrzebnej świeżej wody, w miejscach, gdzie wody jest mało. Mahood mówi, że prawdopodobnie jest tam dużo litu, ale nie chcesz, żeby wszystko pochodziło z jednego źródła. „Chcesz, aby pochodziła ze zróżnicowanych miejsc zarówno pod względem krajów, jak i firm”, mówi, „abyś nigdy nie był zakładnikiem praktyk cenowych w jednym kraju”.
