Non c'è dubbio che nei prossimi anni avremo bisogno di molto litio. Il mercato in crescita delle automobili elettriche, oltre al nuovo accumulo di energia domestica e alle batterie di grandi dimensioni, e l'attuale mancanza di qualsiasi tecnologia migliore per lo stoccaggio rispetto alle batterie agli ioni di litio, mette il futuro dell'accumulo di energia nelle mani di pochi posti intorno al mondo in cui viene estratto il metallo alcalino.
All'inizio di questo decennio, i ricercatori dell'Università del Michigan hanno proiettato la crescita della domanda di litio fino al 2100. È molto, probabilmente tra 12 e 20 milioni di tonnellate, ma quegli stessi scienziati, così come altri USGS e altrove hanno stimato che i depositi globali superano di gran lunga tali numeri. Il problema non è la presenza di litio sulla Terra, quindi, ma la possibilità di risolverlo. La maggior parte di ciò che usiamo attualmente proviene da poche fonti, principalmente in Cile e Australia, che producono il 75 percento del litio che il mondo utilizza, e anche da Argentina e Cina, secondo la ricerca USGS del 2016.
Cercando di risolvere questo problema, i geologi di Stanford sono andati alla ricerca di nuove fonti di metallo. Sapevano che proviene da una roccia vulcanica, e quindi andarono verso i più grandi vulcani che riuscirono a trovare: Supervolcanoes, che non appaiono come una montagna con un buco, ma una grande, ampia caldera a forma di calderone dove un'eruzione su larga scala è successo milioni di anni fa. Lì videro alte concentrazioni di litio contenute in un tipo di argilla vulcanica chiamata hectorite. I geologi sapevano già generalmente che il litio proveniva da rocce vulcaniche, ma il team di Stanford è stato in grado di misurarlo in luoghi e quantità inaspettati aprendo una gamma più ampia di potenziali siti.
"Si scopre che non hai davvero bisogno di concentrazioni super elevate di litio nel magma", afferma Gail Mahood, professore di geologia di Stanford e autore dello studio, in Nature Communications, sulla scoperta. "Molti dei vulcani che sono scoppiati negli Stati Uniti occidentali avrebbero abbastanza litio per produrre un deposito economico, fintanto che l'eruzione è abbastanza grande ... e fintanto che [crea] una situazione in cui è possibile concentrare il litio che è stato rilasciato delle rocce. "
Il litio viene estratto da queste rocce bianche, che sono sedimenti lacustri della caldera. (Tom Benson) Attualmente, la maggior parte del litio che utilizziamo proviene da salamoia al litio, acque sotterranee salate caricate con litio. Le rocce vulcaniche cedono il loro litio quando l'acqua piovana o l'acqua calda idrotermale lo rilasciano. Corre in discesa verso grandi bacini geologici dove la crosta terrestre si allunga e si affloscia. Quando ciò accade in regioni particolarmente aride, l'acqua evapora più velocemente di quanto possa accumularsi e si ottengono concentrazioni sempre più dense di litio. Questo è il motivo per cui i migliori depositi di litio finora sono stati in luoghi come la Clayton Valley, il Nevada e il deserto cileno di Atacama. Si consolida in una salamoia liquida sotto la superficie secca del deserto, che viene pompata dal terreno, condensata ulteriormente in pozze di evaporazione ed estratta dalla salamoia in impianti chimici.
LeeAnn Munk, geologa dell'Università dell'Alaska, lavora da anni per sviluppare una "ricetta geologica" delle condizioni in cui si forma la salamoia al litio, e il suo team è stato il primo a descrivere questo modello di deposito di minerale: l'azione vulcanica, la struttura tettonica, il clima arido, ecc. Il suo lavoro, che spesso la abbina all'USGS, si è concentrato sulla salamoia.
Ma la salamoia è solo uno dei modi in cui viene trovato il litio. È noto che il metallo si trova nella roccia solida chiamata pegmatite e nell'etite. L'eterite non è argilla come si farebbe per fare una pentola, ma una sostanza cinereo bianca essiccata, stratificata, che si è formata a causa dell'azione idrotermale dopo l'eruzione del vulcano. L'argilla assorbe e appone il litio che fuoriesce dalla roccia vulcanica. Poiché questi vulcani sono vecchi - il più notevole, forse, è il campo vulcanico McDermitt di 16 milioni di anni nella Kings Valley, Nevada - la terra si è spostata e l'argilla viene spesso trovata non in un bacino ma esposta, su alte catene montuose del deserto.
"[Mahood e il suo team] hanno identificato il modo in cui il litio è contenuto in queste rocce vulcaniche ad alta silice", afferma Munk. “Aiuta a comprendere meglio dove si trova il litio, all'interno della Terra. Se non lo comprendiamo appieno, facciamo fatica a dire quanto litio abbiamo e quanto litio possiamo effettivamente estrarre. Hanno contribuito a far capire dove esiste litio nella crosta. "
Altre località identificate dal gruppo di Mahood includono Sonora, in Messico, la caldera di Yellowstone e Pantelleria, un'isola nel Mediterraneo. Ciascuno ha mostrato concentrazioni variabili di litio, che i ricercatori sono stati in grado di correlare alla concentrazione degli elementi più facilmente rilevabili rubidio e zirconio, il che significa che in futuro potrebbero essere utilizzati come indicatori nella ricerca di ulteriore litio.
Ma c'è di più oltre alla semplice ricerca di siti supervulcano ricchi di litio. "Il problema in questo momento è che non esiste davvero alcuna tecnologia esistente su una scala abbastanza grande da estrarre il litio dalle argille che è economico", afferma Munk. "Potrebbe essere qualcosa che accadrà in futuro."
Mahood lo riconosce. "Per quanto ne so, le persone non hanno elaborato un processo su scala commerciale per rimuovere il litio dall'etite", afferma. "L'ironia di tutto questo è che l'eterite viene estratta proprio ora, ma in realtà non viene estratta per il litio. Quello per cui lo stanno estraendo è l'eterite come un'argilla, e le argille di hectorite hanno proprietà insolite in quanto sono stabili a temperature molto elevate. Quindi per ora il deposito presso la King's Valley viene estratto è quello di creare fanghi di perforazione speciali utilizzati nell'industria del gas naturale e del petrolio. "
Ma estrarre il litio dalla salamoia è anche costoso, in particolare nella quantità di acqua dolce di cui ha bisogno, in luoghi dove l'acqua è scarsa. Probabilmente c'è un sacco di litio in giro, dice Mahood, ma non vuoi che tutto provenga da una fonte. "Volete che provenga da luoghi diversificati in termini sia di paesi che di aziende", afferma, "in modo da non essere mai ostaggio delle pratiche tariffarie di un paese".
