El campo geotérmico de Salton Sea en California tiene potencialmente suficiente litio para satisfacer todas las necesidades de baterías domésticas de Estados Unidos, e incluso sobra para exportar parte de él. Pero, ¿cuánto de ese litio se puede extraer de forma sostenible y respetuosa con el medio ambiente? ¿Y cuánto durará el recurso? Estas son solo algunas de las preguntas que los investigadores esperan responder en un nuevo proyecto patrocinado por el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE).

Actualmente hay 11 plantas comerciales en el campo de Salton Sea que producen energía geotérmica, una forma de energía limpia y renovable en la que los fluidos calientes se bombean desde las profundidades del subsuelo y el calor se convierte en electricidad. Normalmente, el fluido enfriado simplemente se reinyectaría bajo tierra, pero la idea es extraer primero el litio de la salmuera antes de volver a inyectarlo.

Con el impulso de California y muchos otros estados y países para expandir la adopción de vehículos eléctricos (EV), la demanda de baterías, y el litio necesario para fabricar esas baterías, se disparará. Con casi $1.2 millones en apoyo de la Oficina de Tecnologías Geotérmicas del DOE, científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), UC Riverside y Geologica Geothermal Group, Inc. trabajarán juntos para cuantificar y caracterizar el litio en este depósito geotérmico hipersalino, ubicado muy por debajo de la superficie de la Tierra cerca del mar de Salton en el condado de Imperial.

El proyecto es el primer esfuerzo científico integral para trazar un mapa del llamado "Valle del litio" de California e intentar obtener una comprensión detallada de la salmuera subterránea rica en minerales en el sistema geotérmico de Salton Sea. Usando un microscopio electrónico y otras herramientas analíticas avanzadas, por ejemplo, esperan conocer las fuentes minerales del litio y si las rocas "recargarán" la salmuera con litio después de que se haya extraído de los fluidos producidos.

El equipo del proyecto también investigará los posibles impactos ambientales para cuantificar la cantidad de agua y uso de productos químicos necesarios para la extracción de litio, la calidad del aire durante el proceso de extracción y la posible sismicidad inducida por la producción de energía geotérmica asociada.

"Estamos entusiasmados de financiar a Berkeley Lab para desarrollar este análisis rico y detallado del potencial de recursos de litio en el Mar de Salton. Este proyecto proporcionará información crítica sobre el subsuelo que nos ayudará a asegurar una cadena de suministro de litio nacional utilizando el medio ambiente más responsable, camino basado en datos", dijo Alexis McKittrick, Gerente de Programa de Recursos Hidrotermales en la Oficina de Tecnologías Geotérmicas del DOE.

"El sistema geotérmico de Salton Sea es el principal recurso geotérmico potencial para el litio en los Estados Unidos, y es un recurso de clase mundial", dijo Pat Dobson, el científico del Berkeley Lab que lidera el proyecto. "Pero hay una amplia gama de estimaciones en términos del tamaño del recurso, y tampoco una gran comprensión de dónde proviene el litio, la tasa a la que disminuiría con el tiempo con la extracción de litio de las salmueras geotérmicas y si se repondrá con el litio restante en las rocas huésped".

Actualmente, la mayor parte del suministro mundial de litio se extrae de minas a cielo abierto, que son comunes en China y Australia, o se extrae de depósitos salares, o lagos salados, en América del Sur. El litio se obtiene de estos enormes depósitos (el salar más grande, ubicado en Bolivia, es del tamaño de la "Isla Grande" de Hawái) simplemente bombeando el agua subterránea poco profunda y dejándola reposar durante uno o dos años mientras el sol evapora el agua. .

Pero ambos métodos tienen serios problemas ambientales asociados con ellos. "Creemos que el litio geotérmico es una de las formas menos impactantes para el medio ambiente de obtener litio", dijo Dobson, experto en energía geotérmica y colaborador clave del Centro de Investigación e Innovación de Recursos de Litio de Berkeley Lab. "Queremos entender cómo mitigar los efectos secundarios ambientales para hacerlo aún más benigno".

La "Arabia Saudita del litio"

El tamaño potencial del recurso de litio en Salton Sea es asombroso. El gobernador Gavin Newsom recientemente llamó a California la "Arabia Saudita del litio" y el estado estableció la Comisión del Valle del Litio el año pasado para investigar y escribir un informe sobre las oportunidades.

El geoquímico de UC Riverside, Michael McKibben, que ha estado estudiando el campo geotérmico de Salton Sea desde la década de 1970, está de acuerdo con el potencial.

"Si hace un cálculo al dorso del sobre, puede convencerse de que hay entre 1 y 6 millones de toneladas métricas de litio en ese campo", dijo. "Esa sería la fuente de salmuera de litio más grande del mundo, más grande que cualquier depósito salar individual de América del Sur. Entonces, es un número grande, y significa que existe el potencial para, nuevamente, cálculos al dorso del sobre. algo así como 50 a 100 años de producción de litio".

McKibben, profesor emérito, y Maryjo Brounce, profesora asistente en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra, lideran el esfuerzo de UC Riverside en este proyecto. Bounce, un petrólogo de formación, utilizará instrumentación para determinar dónde se encuentra el litio dentro de las rocas del yacimiento y en qué forma se encuentra. Esta caracterización geoquímica se incorporará luego a los modelos para evaluar la tasa de reabastecimiento de litio a los fluidos geotérmicos.

"Vamos a ver qué tan rápido puede esperar que se regenere el recurso, ¿son siglos? ¿Décadas?" dijo Bounce. "Esas tasas de reacción química dependerán de dónde se almacene el litio en la roca con bastante fuerza, por lo que puede ayudar a crear una herramienta predictiva".

Este trabajo complementará los estudios geoquímicos que están realizando investigadores en Europa, quienes también investigan el potencial de las salmueras geotérmicas para el suministro de litio.

Fuerte apoyo de la industria

Varias empresas han iniciado operaciones piloto en Salton Sea para extraer litio, incluidas Berkshire Hathaway Energy (BHE) y Controlled Thermal Resources. (Berkeley Lab tiene proyectos con ambos bajo subvenciones de la Comisión de Energía de California). Para este nuevo proyecto, Berkeley Lab y UC Riverside usarán datos de compañías activas en el área, así como documentos publicados y datos de campo de Geologic Energy del estado de California. Bases de datos de gestión (CalGEM).

"Necesitamos mejores datos sobre la química de las salmueras y su contenido de litio y cómo se distribuye en términos de posición y profundidad en el campo geotérmico", dijo McKibben. "Les hemos pedido a las compañías geotérmicas que compartan sus datos de salmuera con nosotros. Pat y su grupo los pondrán en una base de datos. Luego, si podemos usar la base de datos para correlacionar la concentración de litio con cosas como la temperatura, la clorinidad y otros factores físicos y químicos". parámetros, en realidad podemos predecir cuánto litio podría haber en salmuera en partes del campo que aún no se han perforado por completo".

BHE se ha comprometido a trabajar con el equipo de investigación. "BHE Renewables apoya este esfuerzo de investigación y espera ayudar al Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley con este importante estudio", dijo Jonathan Weisgall, vicepresidente de relaciones gubernamentales de BHE.

La visión es que el litio del campo geotérmico ubicado cerca del Mar de Salton algún día formará la base para una nueva industria de baterías domésticas en los Estados Unidos, generando un crecimiento económico muy necesario en el condado de Imperial, el condado con el ingreso per cápita más bajo en California.

"Necesitamos que los estudiantes entiendan que pueden tener carreras muy lucrativas relacionadas con la energía verde", dijo McKibben. "Esta es una oportunidad para hacer eso".