Pole kahtlust, et lähiaastatel on meil vaja palju liitiumi. Kasvav elektriautode turg koos uute majapidamises kasutatavate energiasalvestite ja suuremahuliste akufarmidega ning liitiumioonakudest parema ladustamiseks vajaliku tehnoloogia praegune puudus seab energiasalvestuse tuleviku vaid mõne koha ümber maailm, kus leelismetalli ekstraheeritakse.
Selle kümnendi alguses ennustasid Michigani ülikooli teadlased liitiumi nõudluse kasvu kuni aastani 2100. See on palju - tõenäoliselt kuskil vahemikus 12 kuni 20 miljonit tonni -, kuid need samad teadlased ja ka teised USGS ja mujal on maailmas hinnanguliselt ülemaailmsed hoiused seda arvu palju. Küsimus pole siis liitiumi olemasolul Maal, vaid võimaluses sellele ligi pääseda. Enamik sellest, mida me praegu kasutame, pärineb vaid mõnest allikast, enamasti Tšiilis ja Austraalias, kus toodetakse 75 protsenti kogu maailmas kasutatavast liitiumist, ning ka Argentinas ja Hiinas, vastavalt USGSi 2016. aasta uuringutele.
Selle probleemi lahendamiseks asusid Stanfordi geoloogid otsima uusi metalli allikaid. Nad teadsid, et see pärineb vulkaanilisest kivimist, ja nii nad läksidki suurimate vulkaanide juurde, mida nad leidsid: supervulkaanid, mis ei paista olevat mägi, millel on auk, vaid suur, lai, padakujuline kaldera, kus toimub ulatuslik purse. juhtus miljoneid aastaid tagasi. Seal nägid nad liitiumi kõrgeid kontsentratsioone, mis sisaldasid sellist tüüpi vulkaanilist savi, mida nimetatakse hektoriidiks. Geoloogid teadsid juba üldiselt, et liitium pärineb vulkaanilistest kivimitest, kuid Stanfordi meeskond suutis seda mõõta ootamatutes kohtades ja kogustes, avades suuremat hulka potentsiaalseid saite.
"Selgub, et te ei vaja magmas eriti kõrgeid liitiumi kontsentratsioone, " ütleb avastuse kohta Stanfordi geoloogiaprofessor ja uuringu autor ajalehes Nature Communications Gail Mahood. „Paljudel USA lääneosas pursanud vulkaanidel oleks piisavalt liitiumi, et tekitada majandusmaardlat, kui purse on piisavalt suur… ja kui [see] tekitas olukorra, kus saate koondada välja leostunud liitiumi kaljudest. ”
Liitiumi kaevandatakse nendest valgetest kivimitest, mis on kaldera järve setted. (Tom Benson) Praegu pärineb suurem osa meie kasutatavast liitiumist liitiumi soolvees - liitiumiga täidetud soolases põhjavees. Vulkaanilised kivimid loobuvad liitiumist, kuna vihmavesi või kuum hüdrotermiline vesi lekib neist välja. See kulgeb allamäge suurte geoloogiliste basseinideni, kus Maa koorik tegelikult ulatub ja langeb. Kui see juhtub eriti kuivades piirkondades, aurustub vesi kiiremini, kui see koguneda võib, ja liitiumi kontsentratsioon on tihedam ja tihedam. Seetõttu on seni parimad liitiumimaardlad olnud sellistes kohtades nagu Claytoni org, Nevada ja Tšiili Atacama kõrb. See konsolideerub kuiva kõrbepinna all vedelas soolvees, mis pumbatakse maapinnast välja, kondenseeritakse veelgi aurustusbasseinides ja ekstraheeritakse soolveest keemiatehastes.
Alaska ülikooli geoloog LeeAnn Munk on aastaid töötanud välja liitiumi soolvee moodustumise tingimuste „geoloogilise retsepti“ ja tema meeskond on esimene, kes kirjeldas seda maagi maardlamudelit - vulkaanilist tegevust, tektooniline struktuur, kuiv kliima jne. Tema töö, mis sageli ühendab teda USGS-iga, on keskendunud soolveele.
Kuid soolvesi on vaid üks viise, kuidas liitiumi leitakse. On hästi teada, et metalli võib leida tahkes kivimis, mida nimetatakse pegmatiidiks, ja hektoriidis. Hektoriit ei ole savi, nagu te potti valmistamiseks kasutaks, vaid kuivatatud, kihiline, valge tuhkjas aine, mis tekkis hüdrotermilise toime tagajärjel pärast vulkaani purskamist. Savi neelab ja kinnistab liitiumi, mis on vulkaanikivimist välja leostunud. Kuna need vulkaanid on vanad - kõige tähelepanuväärsem neist võib-olla 16 miljoni aasta vanune McDermitti vulkaaniväli Kings Valley'is Nevada osariigis -, on maa nihkunud ja savi leidub sageli mitte valgalas, vaid paljastub ülespoole. kõrge kõrbes mäestikud.
"[Mahood ja tema meeskond] on kindlaks teinud, kuidas liitium neis kõrge ränidioksiidiga vulkaanilistes kivimites hoiab, " ütleb Munk. „See aitab edasi mõista meie arusaamu liitiumi esinemisest Maa sees. Kui me ei saa sellest täielikult aru, siis on meil raske öelda, kui palju liitiumi meil on ja kui palju liitiumi me tegelikult saame. Nad on aidanud edendada arusaamist liitiumi olemasolust maakoores. ”
Teiste Mahoodi rühma tuvastatud asukohtade hulka kuuluvad Mehhiko Sonora, Yellowstone'i kaldera ja Vahemere saar Pantelleria. Mõlemad näitasid erinevat liitiumi kontsentratsiooni, mida teadlased suutsid korreleerida hõlpsamini tuvastatavate elementide rubiidiumi ja tsirkooniumi kontsentratsiooniga, mis tähendab, et tulevikus saab neid kasutada indikaatoritena täiendava liitiumi otsimisel.
Kuid selles on midagi enamat kui lihtsalt liitiumirikaste supervulkaanikohtade otsimine. "Praegu on probleemiks see, et tegelikult pole olemas piisavalt suurt olemasolevat tehnoloogiat, mis liitiumi kaevandamiseks savidest välja ökonoomne oleks, " ütleb Munk. "See võib midagi juhtuda tulevikus."
Mahood tunnistab seda. "Minu teada pole inimesed liitiumi hektooriidist eemaldamiseks kaubanduslikku ulatust välja töötanud, " ütleb naine. “Selle kõige iroonia on see, et hektooriiti kaevandatakse praegu, kuid liitiumi jaoks seda tegelikult ei kaevandata. Milleks nad kaevandavad, on hektoorium kui savi ja hektoriitsavil on ebaharilikud omadused, kuna nad on väga kõrgete temperatuuride suhtes stabiilsed. Kingi oru leiukohta kaevandatakse nüüd spetsiaalsete puurimissummade valmistamiseks, mida kasutatakse maagaasi- ja naftatööstuses. ”
Kuid liitiumi soolveest ekstraheerimine on kallis ka kohtades, kus vett napib, eriti vajaliku magevee koguses. Tõenäoliselt on liitiumi liikumiseks palju, ütles Mahood, kuid te ei soovi, et see kõik pärineks ühest allikast. "Tahad, et see pärineks nii riikide kui ka ettevõtete jaoks mitmekesistest kohtadest, " ütleb naine, "nii et te pole kunagi ühe riigi hinnakujundustavade pantvangis."
