La mayor parte del litio utilizado 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 las 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 lago supervolcánico. Los hallazgos representan un paso importante hacia la diversificación del suministro de este valioso metal blanco plateado, ya que el litio es un recurso estratégico crítico para la energía, dijo el coautor del estudio GailMahood, profesora de ciencias geológicas en la Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford.
"Vamos a tener que usar vehículos eléctricos y baterías de almacenamiento grandes para disminuir nuestra huella de carbono", dijo Mahood. "Es importante identificar los recursos de litio en los EE. UU. Para que nuestro suministro no dependa de empresas o países individuales enuna manera que nos hace sujetos a la 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 cenizas volcánicas que se extienden por amplias áreas.aparecen como enormes agujeros en el suelo, conocidos como calderas, en lugar de la forma de cono típicamente asociada con los volcanes porque la enorme pérdida de magma hace que el techo de la cámara se colapse después de la erupción.
El hoyo resultante a menudo se llena de agua para formar un lago: el Lago Crater de Oregón es un excelente ejemplo. Durante decenas de miles de años, la lluvia y las aguas termales extraen 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 salinas 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 deposicional 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 la década de 1800, 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 proporcionan energía portátil para todo, desde teléfonos celulares y computadoras portátiles hasta electricidad.Volvo Cars anunció recientemente su compromiso de producir solo nuevos modelos de sus vehículos como híbridos u opciones que funcionan con baterías a partir de 2019, una señal de que la demanda de baterías de iones de litio continuará aumentando.
"Hemos tenido una fiebre del oro, así que sabemos cómo, por qué y dónde se produce el oro, pero nunca tuvimos una fiebre del litio", dijo Benson. "La demanda de litio ha superado la comprensión científica del recurso, por lo que esesencial para que la ciencia fundamental detrás de estos recursos se ponga al día "
trabajando hacia atrás
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 medir directamente y las concentraciones originalesson poco conocidos
Entonces, los investigadores analizaron pequeños trozos de magma atrapados en cristales durante el crecimiento dentro de la cámara de magma. Estas "inclusiones fundidas", completamente encapsuladas dentro de los cristales, sobreviven a la supererupción y permanecen intactos durante todo el proceso de meteorización. Como tal, el registro de inclusiones fundidaslas concentraciones originales de litio y otros elementos en el magma.Los investigadores cortaron los cristales del huésped para exponer estas ampollas de magma preservadas, que tienen un diámetro de 10 a 100 micras, luego las analizaron con la Microprobeta de iones de alta resolución sensible en el Laboratorio SHRIMP-RGen Stanford Earth.
"Entender cómo se transporta el litio en los magmas y qué causa que un centro volcánico se enriquezca en litio nunca antes se había hecho sistemáticamente", dijo Benson.
El equipo analizó muestras de una variedad de configuraciones tectónicas, 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. CompararonLos resultados de este centro volcánico con muestras del complejo de la caldera High Rock en Nevada, Sierra la Primavera en México, Pantelleria en el Estrecho de Sicilia, Yellowstone en Wyoming y Hideaway Park en Colorado, y determinaron que las concentraciones de litio variaban ampliamente en función deajuste tectónico del supervolcán.
"Si tiene una gran cantidad de magma en erupción, no es necesario que contenga tanto litio para producir algo que sea digno de interés económico como pensábamos anteriormente", dijo Mahood. "No es necesario que sea extraordinariamente altoconcentraciones 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 elementos traza 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 fácilque medir el litio directamente en inclusiones fundidas. Los oligoelementos se pueden usar como un proxy para la concentración de litio original. Por ejemplo, una mayor abundancia de rubidio fácilmente analizado en los depósitos a granel indica más litio, mientras que las altas concentraciones de circonio indican menos litio.
"Podemos usar esencialmente el contenido de circonio para determinar el contenido de litio dentro de 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 puedeayudar a resolver problemas sociales, eso es realmente emocionante "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford . Original escrito por Danielle Torrent Tucker. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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