La mayor parte del litio que se utiliza para fabricar las baterías de iones de litio que alimentan la electrónica moderna proviene de Australia y Chile. Pero los científicos de Stanford dicen que hay grandes depósitos en fuentes aquí en Estados Unidos:supervolcanes.

En un estudio publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza , Los científicos detallan un nuevo método para localizar litio en depósitos de lagos supervolcánicos. Los hallazgos representan un paso importante hacia la diversificación del suministro de este valioso metal blanco plateado, Dado que el litio es un recurso estratégico de vital importancia para la energía, dijo la coautora del estudio, Gail Mahood, profesor de ciencias geológicas en la Escuela de la Tierra de Stanford, Ciencias energéticas y ambientales.

"Tendremos que utilizar vehículos eléctricos y grandes baterías de almacenamiento para reducir nuestra huella de carbono, Mahood dijo:"Es importante identificar los recursos de litio en los Estados Unidos para que nuestro suministro no dependa de compañías o países individuales de una manera que nos haga sujetos a manipulación económica o política".

Los supervolcanes pueden producir erupciones masivas de cientos a miles de kilómetros cúbicos de magma, hasta 10, 000 veces más que una erupción típica de un volcán hawaiano. También producen grandes cantidades de piedra pómez y ceniza volcánica que se extienden por amplias áreas. Aparecen como enormes agujeros en el suelo, conocidas como calderas, en lugar de la forma cónica típicamente asociada con los volcanes porque la enorme pérdida de magma hace que el techo de la cámara colapse después de la erupción.

El agujero resultante a menudo se llena de agua para formar un lago; el lago del cráter de Oregón es un excelente ejemplo. Durante decenas de miles de años las lluvias y las aguas termales filtran litio de los depósitos volcánicos. El litio se acumula, junto con los sedimentos, en el lago caldera, donde se concentra en una arcilla llamada hectorita.

La exploración de supervolcanes en busca de litio diversificaría su suministro global. Los principales depósitos de litio se extraen actualmente de depósitos de salmuera en salares de gran altitud en Chile y depósitos de pegmatita en Australia. Los supervolcanes presentan poco riesgo de erupción porque son antiguos.

"La caldera es la cuenca de depósito ideal para todo este litio, "dijo el autor principal Thomas Benson, un recién graduado de doctorado en Stanford Earth, que comenzó a trabajar en el estudio en 2012.

Desde su descubrimiento en el siglo XIX, El litio se ha utilizado en gran medida en tratamientos psiquiátricos y armas nucleares. A partir de la década de 2000, el litio se convirtió en el componente principal de las baterías de iones de litio, que hoy brindan energía portátil para todo, desde teléfonos celulares y computadoras portátiles hasta autos eléctricos. Volvo Cars anunció recientemente su compromiso de producir solo nuevos modelos de sus vehículos como opciones híbridas o con batería a partir de 2019. una señal de que la demanda de baterías de iones de litio seguirá aumentando.

"Hemos tenido una fiebre del oro, para que sepamos cómo, por qué y dónde se produce el oro, pero nunca tuvimos un subidón de litio ", Dijo Benson." La demanda de litio ha superado la comprensión científica del recurso, por lo que es esencial que la ciencia fundamental detrás de estos recursos se ponga al día ".

Trabajando al revés

Para identificar qué supervolcanes ofrecen las mejores fuentes de litio, Los investigadores midieron la concentración original de litio en el magma. Debido a que el litio es un elemento volátil que cambia fácilmente de sólido a líquido a vapor, es muy difícil de medir directamente y las concentraciones originales son poco conocidas.

Entonces, los investigadores analizaron pequeños trozos de magma atrapados en cristales durante el crecimiento dentro de la cámara de magma. Estas "inclusiones fundidas, "completamente encapsulado dentro de los cristales, sobreviven a la supererupción y permanecen intactos durante todo el proceso de meteorización. Como tal, Las inclusiones de fusión registran las concentraciones originales de litio y otros elementos en el magma. Los investigadores cortaron los cristales del huésped para exponer estas ampollas de magma conservadas, que tienen de 10 a 100 micrones de diámetro, luego los analizó con la microsonda de iones sensibles de alta resolución en el laboratorio SHRIMP-RG en Stanford Earth.

"Comprender cómo se transporta el litio en los magmas y qué hace que un centro volcánico se enriquezca en litio nunca antes se había hecho de manera sistemática, "Dijo Benson.

El equipo analizó muestras de una variedad de entornos tectónicos, incluido el depósito de Kings Valley en el campo volcánico McDermitt ubicado en la frontera entre Nevada y Oregón, que entró en erupción hace 16,5 a 15,5 millones de años y se sabe que es rico en litio. Compararon los resultados de este centro volcánico con muestras del complejo de calderas High Rock en Nevada, Sierra la Primavera en México, Pantelleria en el Estrecho de Sicilia, Yellowstone en Wyoming y Hideaway Park en Colorado, y determinó que las concentraciones de litio variaban ampliamente en función del entorno tectónico del supervolcán.

"Si tiene mucho magma en erupción, no tiene que tener tanto litio para producir algo que sea digno de interés económico como pensamos anteriormente, "Mahood dijo." No se necesitan concentraciones extraordinariamente altas de litio en el magma para formar depósitos y reservas de litio ".

Mejorando la identificación

Además de explorar en busca de litio, los investigadores analizaron otros oligoelementos para determinar sus correlaciones con las concentraciones de litio. Como resultado, descubrieron una correlación previamente desconocida que ahora permitirá a los geólogos identificar supervolcanes candidatos para depósitos de litio de una manera mucho más fácil que medir el litio directamente en inclusiones fundidas. Los oligoelementos se pueden utilizar como proxy de la concentración original de litio. Por ejemplo, una mayor abundancia de rubidio fácilmente analizable en los depósitos a granel indica más litio, mientras que las altas concentraciones de circonio indican menos litio.

"Básicamente, podemos usar el contenido de circonio para determinar el contenido de litio en aproximadamente 100 partes por millón, ", Dijo Benson." Ahora que tenemos una manera de encontrar fácilmente más de estos depósitos de litio, muestra que este trabajo geológico fundamental puede ayudar a resolver problemas sociales, eso es realmente emocionante ".