Un nuevo estudio publicado en la revista Science Advances revela que gran parte del litio del mundo se encuentra en aguas salinas con una química fundamentalmente distinta a la de otros cuerpos de agua salina, como los océanos. Este hallazgo tiene importantes implicaciones para las tecnologías de minería de litio y la gestión de aguas residuales asociadas.
El litio es un mineral crítico para el sector de las energías renovables. Aproximadamente el 40% de la producción mundial de litio proviene de grandes salares en las montañas de los Andes centrales en América del Sur y en la meseta tibetana en Asia. En estas regiones áridas y de gran altitud, el litio se encuentra bajo depósitos de sal en agua salina extremadamente concentrada, conocida como salmuera.
Avner Vengosh, profesor distinguido de calidad ambiental y presidente de la División de Ciencias de la Tierra y el Clima en la Escuela Nicholas de Medio Ambiente de la Universidad de Duke, quien supervisó la investigación, comentó: «Descubrimos que el pH de las salmueras en estas regiones está casi completamente impulsado por el boro, a diferencia del agua de mar y otras aguas salinas comunes. Este es un paisaje geoquímico totalmente diferente, como estudiar un planeta extraterrestre».
Investigación en el Salar de Uyuni
Los investigadores analizaron el pH y la química de las salmueras y sales asociadas con una operación de minería piloto en el Salar de Uyuni, donde se encuentra el mayor depósito de salmuera de litio conocido en el mundo. Tradicionalmente, la minería de litio en los salares implica bombear salmuera natural del subsuelo a una serie de estanques poco profundos en la superficie. A medida que el líquido se evapora, se deja atrás una salmuera cada vez más concentrada que contiene litio y boro, además de sales no deseadas. Finalmente, el litio se extrae en una instalación de procesamiento.
Los investigadores encontraron que los niveles de pH en muestras de salmuera natural del salar rondaban lo neutro. En contraste, las muestras de salmuera de los estanques de evaporación eran altamente ácidas. Modelos computacionales mostraron que las altas concentraciones de boro eran los principales responsables del pH en ambos casos.
En concreto, las salmueras naturales contienen altos niveles de boro en diferentes formas, incluyendo el ácido bórico y compuestos llamados boratos, cuya distribución relativa controla el pH. La evaporación en los estanques aumenta la concentración general de boro y desencadena la descomposición del ácido bórico, generando iones de hidrógeno que reducen el pH.
Gordon Williams, autor principal y estudiante de doctorado en el laboratorio de Vengosh, explicó: «A través de una cadena de reacciones geoquímicas, la alcalinidad de carbonato se disminuye en la salmuera del Salar de Uyuni, mientras que la alcalinidad de boro se vuelve predominante».
Para corroborar sus hallazgos, el equipo recopiló datos de más de 300 análisis de salmueras ricas en litio de varios salares, incluyendo los de Chile, Argentina y Bolivia, conocidos colectivamente como el Triángulo del Litio, así como de la meseta tibetana. Los modelos mostraron que el boro ejercía la mayor influencia en la alcalinidad, y por lo tanto en el pH, en la mayoría de esas salmueras también.
Los resultados de esta investigación son los primeros en demostrar el papel del boro en el control de los cambios químicos que ocurren durante la evaporación de la salmuera de litio en salares, lo que podría orientar futuras tecnologías de minería de litio a medida que los operadores exploren formas de extraer litio de manera más eficiente y gestionar de forma segura las aguas residuales.
