Lítio! Existe um elemento mais quente hoje em dia? A base da nossa tentativa de abandonar de qualquer forma a utilização de produtos petrolíferos para energia assenta, pelo menos neste momento, no lítio e na sua utilização em baterias. Baterias de íon-lítio são a base dos carros elétricos, do armazenamento elétrico doméstico e de praticamente qualquer tecnologia que exija energia por longos períodos. Contudo, o lítio tem que vir de algum lugar, assim como todos recursos do nosso planeta… e ao contrário do petróleo, não é a vida a fonte última.
Lítio é um elemento estranho. É o terceiro mais leve, com núcleo de 3 prótons. A maior parte do lítio na Terra é um isótopo chamado lítio-7, o que significa que o núcleo tem 3 prótons e 4 nêutrons. Uma pequena fração é o lítio-6, que possui um nêutron a menos.
Distribuição Elementar no Universo. Crédito: Wikimedia Commons.
Sendo um elemento tão simples, acontece que algum lítio era produzido durante o Big Bang junto com o hidrogênio e o hélio do universo. No entanto, obrigado aos processos de fusão estelar, o lítio não é tão abundante quanto muitos elementos muito mais pesados que ele. Na verdade, o “divot de lítio” (veja acima) no elemento composição do universo significa que o lítio é cerca de 10 milhões de vezes menos abundante que o hélio (elemento 2) e 100.000 vezes menos abundante que o carbono (elemento 6).
Quando a Terra foi formada a partir do primordial nebulosa solar, elementos leves como o hidrogênio, hélio e o lítio foram em sua maioria deixados de fora dos materiais do planeta (além do hidrogênio na água). As estimativas atuais sugerem que a crosta terrestre tem cerca de 0,002% de lítioclassificando-o entre tais elementos como escândio e nióbio – não exatamente elementos cotidianos.
Mineração de lítio hoje
Neste momento, grande parte do lítio mundial é extraído de depósitos na Austrália e no Chile/Argentina. Isso porque os locais onde o lítio é extraído vêm em dois aspectos principais sabores: (1) depósitos de rochas ígneas (derivadas de magma) e (2) depósitos sedimentares de lagos secos. Um dos maiores depósitos de lítio do mundo está nos sedimentos que preenchem o leito quase seco do lago na Bolívia, chamado de Salar de Uyuni e o chileno/Os depósitos argentinos são de origem semelhante. A maioria dos depósitos da Austrália são da variedade “hard rock” em toda a Austrália Ocidental.
Depósitos de sal no Salar de Uyuni, na Bolívia. Crédito: Wikimedia Commons.
Os EUA… bem, atualmente não produzem muito lítio próprio. Existe um única mina de lítio em operação em Nevada que extrai o elemento de salmouras (águas ricas em minerais), por isso é mais parecido com os depósitos sul-americanos.
Os EUA importa apenas cerca de 25% do lítio ele usa, mas isso é resultado do pouco uso de lítio nos EUA. Mais de 80% de todo o lítio global é usado para fabricar baterias, mas essa indústria realmente não existe nos EUA neste momento. Em 2022, de acordo com o Serviço Geológico dos EUA, os EUA utilizaram cerca de 3.000 toneladas de lítio. Compare isso com a China e sua indústria de baterias de lítio, que utilizou mais de 300.000 toneladas em 2021!
Portanto, a verdadeira questão não é que a China não esteja a produzir mais lítio – ela tem alguns depósitos de lítio, mas não é rica nele. No entanto, processa mais lítio em baterias do que qualquer país do mundo. Muitas das regras relacionadas com os créditos fiscais dos VE nos EUA estão ligadas à transferência desta produção e processamento de lítio da China para os EUA e seus aliados.
Os EUA estão investindo quase US$ 2 bilhões na identificação de depósitos de lítio para que o país pode expandir a partir de sua única mina de lítio atual. Vários novos depósitos foram identificados, principalmente em o oeste dos EUA. Um deles parece ser o atual “filão-mãe” de lítio e possivelmente o maior depósito de lítio do planeta.
O vulcão que entrou em erupção de lítio
Principais depósitos de lítio em todo o mundo (à direita) e a localização da Caldeira McDermitt em Oregon/Nevada (à direita). Crédito: Benson et al. (2017), Comunicações da Natureza.
A caldeira McDermitt está localizada ao longo da fronteira entre Oregon e Nevada. Pode-se considerar o tataravô da Caldeira de Yellowstone o que significa que foi uma das primeiras manifestações identificadas da pluma do manto que atualmente fica sob o Wyoming. Durante o período em que a caldeira McDermitt esteve ativa, entre 15 e 17 milhões de anos atrás, produziu alguns enorme erupções vulcânicas explosivas atingindo mais de 1.000 quilômetros cúbicos de cinzas e detritos.
Graças ao um pouco exclusivo química desses depósitos vulcânicos, as erupções da caldeira McDermitt desencadearam uma série de processos geológicos que resultaram depósitos de lítio incrivelmente ricos. Tudo isso soma-se ao potencial para mais de 20-40 milhões de toneladas métricas de lítio recursos na área da caldeira – uma quantidade que colocaria os EUA no topo dos fornecedores de lítio a nível mundial. A história do depósito foi recentemente detalhada em um artigo de pesquisa de Thomas Benson e outros em Science Advances.
O lítio na caldeira McDermitt acabou ali de forma fortuita. Primeiro, você precisava de um erupção que poderia formar uma caldeira. Isso aconteceu há cerca de 16,3 milhões de anos, quando a caldeira McDermitt se formou durante uma erupção que rivalizaria com a maior da moderna caldeira de Yellowstone.
Graças ao magma ter sido formado parcialmente pela incorporação da crosta norte-americana abaixo da área, elementos como o lítio foram enriquecidos na rocha derretida. Assim que a erupção aconteceu, metade desses 1.000 quilômetros cúbicos se espalharam para fora da área como fluxos piroclásticos, enquanto a outra metade caiu na caldeira formada pelo colapso da terra durante a erupção.
Camadas de sedimentos de um lago que se formou na Caldeira McDermitt. Crédito: Henry et al. (2017), Geosfera.
Agora você tem aproximadamente 500 quilômetros cúbicos de detritos vulcânicos quentes em uma bacia fechada (a caldeira). À medida que começa a esfriar, a bacia se enche de água e sedimentos, lixiviando parte do lítio dos detritos vulcânicos e enriquecendo-o nos sedimentos. Então, à medida que o vulcanismo continua na (e especialmente sob) a caldeira, fluidos quentes sobem através de falhas e fraturas, lixiviando ainda mais lítio e mantendo partes do sedimento quentes.
Ao fazer isso, você realiza uma viagem mágica. Você converte um tipo de argila rica em magnésio em uma argila rica em lítio (chamada analfabeto). As argilas são produzidas pela quebra de vidro vulcânico e minerais na caldeira, mas depois são enriquecidas em lítio devido à alteração hidrotérmica – o processo em que fluidos aquecidos podem adicionar ou remover elementos.
Os EUA atingiram o filão principal do lítio?
No final, a área da caldeira McDermitt tem argilas com mais de 5 a 12 por cento em peso de lítio! Isso é muito lítio concentrado nesses minerais argilosos. Ao considerar o tamanho e a espessura dos sedimentos lacustres que contêm essas argilas, o tamanho do depósito de lítio pode ser várias vezes maior que o depósito do Salar de Uyuni, o atual campeão mundial em recursos de lítio.
Claro, nada disso é sem consequências. Existem claramente questões de impacto ambiental que precisam ser respondidas sobre como o lítio pode ser processado e processado. Ele usa muita água e danifica o ecossistema de superfície para criar as minas a céu aberto. Qual seria o sentido de fazer isto se a extracção de lítio cria tantos danos ambientais locais ou globais como o material que pretende substituir? Estas questões não tenho respostas agora.
No entanto, sabemos que existe uma pressão imensa para criar melhores reservas de lítio para os EUA e a caldeira McDermitt poderia ser um primeiro passo nesse sentido. Resolver os problemas de potenciais danos ambientais decorrentes da utilização deste lítio pode ser o próximo grande passo, agora que identificamos um local onde podemos obter este elemento raro.