O campo geotérmico de Salton Sea, na Califórnia, possui potencialmente lítio suficiente para atender a todas as necessidades de baterias domésticas dos Estados Unidos, com sobra até mesmo para exportar parte dele. Mas quanto desse lítio pode ser extraído de forma sustentável e ecológica? E quanto tempo durará o recurso? Essas são apenas algumas das perguntas que os pesquisadores esperam responder em um novo projeto patrocinado pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE).
Existem atualmente 11 usinas comerciais no campo de Salton Sea produzindo energia geotérmica, uma forma limpa e renovável de energia na qual fluidos quentes são bombeados do subsolo e o calor é então convertido em eletricidade. Normalmente, o fluido resfriado seria simplesmente reinjetado no subsolo, mas a ideia é primeiro extrair o lítio da salmoura antes de injetá-lo de volta.

Com a pressão da Califórnia e de muitos outros estados e países para expandir a adoção de veículos elétricos (EVs), a demanda por baterias – e o lítio necessário para fabricar essas baterias – disparará. Com quase US$ 1,2 milhão em apoio do Departamento de Tecnologias Geotérmicas do DOE, cientistas do Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), UC Riverside e Geologica Geothermal Group, Inc. trabalharão juntos para quantificar e caracterizar o lítio neste reservatório geotérmico hipersalino, localizado muito abaixo da superfície da Terra, perto do Mar Salton, no Condado Imperial.

O projeto é o primeiro esforço científico abrangente para mapear o chamado "Vale do Lítio" da Califórnia e tentar obter uma compreensão detalhada da salmoura subterrânea rica em minerais no sistema geotérmico Salton Sea. Usando um microscópio eletrônico e outras ferramentas analíticas avançadas, por exemplo, eles esperam aprender as fontes minerais de lítio e se as rochas vão "recarregar" a salmoura com lítio depois de extraída dos fluidos produzidos.

A equipe do projeto também investigará possíveis impactos ambientais – para quantificar a quantidade de água e uso de produtos químicos necessários para a extração de lítio, a qualidade do ar durante o processo de extração e a potencial sismicidade induzida pela produção de energia geotérmica associada.

"Estamos empolgados em financiar o Berkeley Lab para desenvolver esta análise rica e detalhada do potencial dos recursos de lítio no Mar de Salton. Este projeto fornecerá informações críticas sobre a subsuperfície que nos ajudarão a garantir uma cadeia de suprimentos doméstica de lítio usando as soluções mais ambientalmente responsáveis, caminho orientado por dados", disse Alexis McKittrick, gerente de programa de recursos hidrotérmicos no escritório de tecnologias geotérmicas do DOE.

"O sistema geotérmico Salton Sea é o principal recurso geotérmico potencial para o lítio nos Estados Unidos, e é um recurso de classe mundial", disse Pat Dobson, cientista do Berkeley Lab que lidera o projeto. "Mas há uma ampla gama de estimativas em termos do tamanho do recurso, e também não há uma grande compreensão de onde o lítio vem, a taxa em que diminuiria ao longo do tempo com a extração de lítio das salmouras geotérmicas e se seria reabastecido pelo lítio restante nas rochas hospedeiras."

Atualmente, a maior parte da oferta mundial de lítio é extraída de minas a céu aberto, comuns na China e na Austrália, ou extraída de depósitos salares, ou salinas, na América do Sul. O lítio é obtido a partir desses enormes depósitos (o maior salar, localizado na Bolívia, é do tamanho da "Grande Ilha" do Havaí) simplesmente bombeando as águas subterrâneas rasas e deixando-as descansar por um ano ou dois enquanto o sol evapora a água .

Mas ambos os métodos têm sérios problemas ambientais associados a eles. "Achamos que o lítio geotérmico é uma das formas menos impactantes para obter lítio", disse Dobson, especialista em energia geotérmica e um dos principais colaboradores do Centro de Pesquisa e Inovação de Recursos de Lítio do Berkeley Lab. “Queremos entender como mitigar quaisquer efeitos colaterais ambientais para torná-lo ainda mais benigno”.

A "Arábia Saudita do lítio"

O tamanho potencial do recurso de lítio no Mar Salton é impressionante. O governador Gavin Newsom recentemente chamou a Califórnia de "Arábia Saudita do lítio", e o estado estabeleceu a Comissão do Vale do Lítio no ano passado para pesquisar e escrever um relatório sobre as oportunidades.

O geoquímico da UC Riverside, Michael McKibben, que estuda o campo geotérmico de Salton Sea desde a década de 1970, concorda com o potencial.

"Se você fizer um cálculo do verso do envelope, pode se convencer de que há algo entre 1 e 6 milhões de toneladas métricas de lítio nesse campo", disse ele. "Essa seria a maior fonte de salmoura de lítio do mundo, maior do que qualquer depósito salarial individual da América do Sul. Portanto, é um número grande e significa que existe potencial para - novamente, cálculos de fundo de envelope - algo como 50 a 100 anos de produção de lítio."

McKibben, professor emérito, e Maryjo Brounce, professora assistente do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias, lideram o esforço da UC Riverside neste projeto. Brounce, petrólogo de formação, usará instrumentação para mapear onde o lítio está localizado dentro das rochas do reservatório e em que forma ele está. Essa caracterização geoquímica será então incorporada a modelos para avaliar a taxa de reabastecimento de lítio aos fluidos geotérmicos.

"Vamos ver com que rapidez você espera que o recurso seja regenerado - são séculos? Décadas?" disse Bronce. “Essas taxas de reação química dependerão de onde o lítio da rocha é armazenado com bastante força, para que possa ajudar a criar uma ferramenta preditiva”.

Este trabalho complementará os estudos geoquímicos conduzidos por pesquisadores na Europa, que também estão investigando o potencial de salmouras geotérmicas para o fornecimento de lítio.

Forte suporte do setor

Várias empresas iniciaram operações piloto no Salton Sea para extrair lítio, incluindo a Berkshire Hathaway Energy (BHE) e a Controlled Thermal Resources. (O Berkeley Lab tem projetos com ambos sob doações da Comissão de Energia da Califórnia.) Para este novo projeto, o Berkeley Lab e a UC Riverside usarão dados de empresas ativas na área, bem como documentos publicados e dados de campo da Geologic Energy do estado da Califórnia. Bancos de dados de gerenciamento (CalGEM).

“Precisamos de melhores dados sobre a química das salmouras e seu conteúdo de lítio e como ele é distribuído em termos de posição e profundidade no campo geotérmico”, disse McKibben. "Pedimos às empresas geotérmicas que compartilhem seus dados de salmoura conosco. Pat e seu grupo colocarão isso em um banco de dados. Então, se pudermos usar o banco de dados para correlacionar a concentração de lítio com coisas como temperatura, clorinidade e outros fatores físicos e químicos, parâmetros, podemos realmente prever quanto lítio pode estar em salmoura em partes do campo que ainda não foram completamente perfuradas".

BHE se comprometeu a trabalhar com a equipe de pesquisa. "A BHE Renewables apoia este esforço de pesquisa e espera ajudar o Lawrence Berkeley National Laboratory com este importante estudo", disse Jonathan Weisgall, vice-presidente de relações governamentais da BHE.

A visão é que o lítio do campo geotérmico localizado perto do Mar de Salton um dia formará a base para uma nova indústria doméstica de baterias nos Estados Unidos, gerando um crescimento econômico muito necessário no Condado de Imperial, o condado com a menor renda per capita do país. Califórnia.

"Precisamos fazer com que os alunos entendam que podem ter carreiras muito lucrativas envolvendo energia verde", disse McKibben. "Esta é uma oportunidade para fazer isso."