Není pochyb o tom, že v následujících letech budeme potřebovat hodně lithia. Rostoucí trh s elektrickými automobily, nové skladování energie v domácnosti a velké farmy baterií a současný nedostatek jakékoli technologie pro skladování lepší než lithium-iontové baterie dávají budoucnost skladování energie do rukou jen několika míst v okolí svět, kde se extrahuje alkalický kov.
Začátkem tohoto desetiletí vědci z University of Michigan předpokládali nárůst poptávky po lithiu až do roku 2100. Je to hodně - pravděpodobně někde mezi 12 až 20 miliony metrických tun - ale stejní vědci i ostatní USGS a jinde odhadují, že globální vklady výrazně převyšují tato čísla. Nejde tedy o přítomnost lithia na Zemi, ale o to, abychom se k tomu dostali. Většina z toho, co používáme, pochází z několika zdrojů, většinou v Chile a Austrálii, které produkují 75 procent lithia, které svět používá, a také podle Argentiny a Číny, podle výzkumu USGS z roku 2016.
Stanfordští geologové hledali řešení tohoto problému a hledali nové zdroje kovu. Věděli, že pochází ze sopečné horniny, a tak šli k největším sopkám, které našli: Supervolcanoes, které se nejeví jako hora s dírou v ní, ale velká, široká, kotel ve tvaru kotle, kde je velká erupce. se stalo před miliony let. Tam viděli vysoké koncentrace lithia obsažené v typu sopečného jílu zvaného hektorit. Geologové už věděli obecně, že lithium pochází ze sopečných hornin, ale tým ze Stanfordu byl schopen měřit ho v nečekaných místech a množstvích otevírajících širší škálu potenciálních míst.
"Ukázalo se, že ve magmatu opravdu nepotřebujete super vysoké koncentrace lithia, " říká Gail Mahood, profesor geologie Stanford a autor studie v Nature Communications o objevu. "Mnoho sopek, které propukly v západních USA, by mělo dostatek lithia k vytvoření ekonomického vkladu, pokud je erupce dostatečně velká ... a pokud [to] vytvořilo situaci, kdy byste mohli soustředit lithium, které bylo vyluhováno skal. “
Z těchto bílých hornin, které jsou sedimenty kalderského jezera, se těží lithium. (Tom Benson) V současnosti většina lithia, které používáme, pochází z lithium-solanky - slané podzemní vody naplněné lithiem. Sopečné horniny se vzdávají svého lithia, protože z nich vyluhuje dešťová voda nebo horká hydrotermální voda. Běží z kopce do velkých geologických povodí, kde se kůra Země ve skutečnosti táhne a klesá. Když se to stane ve zvláště suchých oblastech, voda se vypařuje rychleji, než se může akumulovat, a dostanete hustší a hustší koncentrace lithia. Proto dosud nejlepší ložiska lithia byla na místech jako Clayton Valley, Nevada a Chile v poušti Atacama. Konsoliduje se v kapalném solném roztoku pod suchým povrchem pouště, který se odčerpává ze země, dále kondenzuje v odpařovacích bazénech a extrahuje se ze solanky v chemických závodech.
LeeAnn Munk, geologka na Aljašské univerzitě, pracuje roky na vývoji „geologického receptu“ podmínek, za nichž se tvoří lithiová solanka, a její tým jako první popsal tento model ukládání rud - sopečnou akci, tektonická struktura, vyprahlé klima atd. Její práce, které ji často spárují s USGS, se zaměřila na solanku.
Ale solanka je jen jedním ze způsobů, jak se lithium nachází. Je dobře známo, že kov se nachází v pevných horninách zvaných pegmatit a v hectorite. Hektorit není hlína, jako byste použili k přípravě hrnce, ale vyschlá, vrstvená bílá popelová látka, která se vytvořila v důsledku hydrotermálního působení po propuknutí sopky. Jíl absorbuje a připojuje lithium, které se vyluhovalo ze sopečné horniny. Protože tyto sopky jsou staré - nejpozoruhodnější z nich je možná 16 milionů let stará sopečná pole McDermitt v Kings Valley v Nevadě - země se změnila a hlína se často nenachází v povodí, nýbrž odkrytá vysoké pouštní pohoří.
"[Mahood a její tým] zjistili, jak je lithium drženo v těchto vulkanických horninách s vysokým obsahem oxidu křemičitého, " říká Munk. „Pomáhá nám to lépe pochopit, kde se lithium vyskytuje na Zemi. Pokud tomu plně nerozumíme, pak je těžké říci, kolik lithia máme a kolik lithia můžeme skutečně extrahovat. Pomohli předem pochopit, kde v kůře existuje lithium. “
Mezi další místa identifikovaná skupinou Mahood patří Sonora, Mexiko, Yellowstone caldera a Pantelleria, ostrov ve Středozemním moři. Každá z nich vykazovala různé koncentrace lithia, které vědci dokázali korelovat s koncentrací snadněji detekovatelných prvků rubidia a zirkonia, což znamená, že v budoucnu je lze použít jako ukazatele při hledání dalšího lithia.
Ale je toho víc, než jen hledat lithium-bohaté supervolcano stránky. "V současné době jde o to, že ve skutečnosti neexistuje žádná dostatečně velká technologie, která by skutečně vytěžila lithium z jílů, které je ekonomické, " říká Munk. "Mohlo by to být něco, co se stane v budoucnosti."
Mahood to uznává. "Pokud vím, lidé nepracovali v průmyslovém měřítku proces odstraňování lithia z hektoritu, " říká. "Ironií toho všeho je, že hektorit se těží právě teď, ale ve skutečnosti to není těženo pro lithium." K čemu těží, je hektorit jako hlína a hektoritové hlíny mají neobvyklé vlastnosti v tom, že jsou stabilní až do velmi vysokých teplot. To, co se v současné době těží v King's Valley, je vyrobit speciální vrtné kaly, které se používají v průmyslu zemního plynu a ropy. “
Těžba lithia ze solanky je však také nákladná, zejména pokud jde o množství čerstvé vody, které je zapotřebí, na místech, kde je nedostatek vody. Pravděpodobně je tu spousta lithia, říká Mahood, ale nechcete, aby všechno pocházelo z jednoho zdroje. "Chcete, aby to pocházelo z diverzifikovaných míst, pokud jde o země i společnosti, " říká, "takže se nikdy nestanete rukojmím cenových praktik jedné země."
