A maior parte do lítio usado para fazer as baterias de íon-lítio que alimentam a eletrônica moderna vem da Austrália e do Chile. Mas os cientistas de Stanford dizem que existem grandes depósitos em fontes bem aqui na América:supervulcões.

Em um estudo publicado hoje em Nature Communications , os cientistas detalham um novo método para localizar lítio em depósitos de lagos supervulcânicos. As descobertas representam um passo importante para diversificar o fornecimento deste valioso metal branco prateado, uma vez que o lítio é um recurso estratégico de energia crítica, disse a coautora do estudo Gail Mahood, um professor de ciências geológicas na Escola da Terra de Stanford, Energia e Ciências Ambientais.

"Teremos que usar veículos elétricos e grandes baterias de armazenamento para diminuir nossa pegada de carbono, "Mahood disse." É importante identificar os recursos de lítio nos EUA para que nosso fornecimento não dependa de empresas ou países isolados de uma forma que nos torne sujeitos à manipulação econômica ou política. "

Os supervulcões podem produzir erupções massivas de centenas a milhares de quilômetros cúbicos de magma - até 10, 000 vezes mais do que uma erupção típica de um vulcão havaiano. Eles também produzem grandes quantidades de pedra-pomes e cinzas vulcânicas que se espalham por grandes áreas. Eles aparecem como enormes buracos no solo, conhecidas como caldeiras, em vez do formato de cone tipicamente associado aos vulcões, porque a enorme perda de magma faz com que o teto da câmara desmorone após a erupção.

O buraco resultante frequentemente se enche de água para formar um lago - o Lago Crater do Oregon é um excelente exemplo. Ao longo de dezenas de milhares de anos, chuvas e fontes termais lixiviam o lítio dos depósitos vulcânicos. O lítio se acumula, junto com sedimentos, no lago da caldeira, onde se concentra em uma argila chamada hectorita.

Explorar supervulcões em busca de lítio diversificaria seu suprimento global. Os principais depósitos de lítio são atualmente extraídos de depósitos de salmoura em salinas de grande altitude no Chile e depósitos de pegmatito na Austrália. Os supervulcões apresentam pouco risco de erupção porque são antigos.

"A caldeira é a bacia de deposição ideal para todo esse lítio, "disse o autor principal Thomas Benson, um recente doutorado em Stanford Earth, que começou a trabalhar no estudo em 2012.

Desde sua descoberta em 1800, O lítio tem sido amplamente utilizado em tratamentos psiquiátricos e armas nucleares. Começando na década de 2000, o lítio se tornou o principal componente das baterias de íon-lítio, que hoje fornecem energia portátil para tudo, desde celulares e laptops a carros elétricos. A Volvo Cars anunciou recentemente seu compromisso de produzir apenas novos modelos de seus veículos como híbridos ou opções movidas a bateria a partir de 2019, um sinal de que a demanda por baterias de íon-lítio continuará a aumentar.

"Tivemos uma corrida do ouro, então sabemos como, por que e onde o ouro ocorre, mas nunca tivemos uma corrida de lítio, "Benson disse." A demanda por lítio ultrapassou a compreensão científica do recurso, portanto, é essencial que a ciência fundamental por trás desses recursos se atualize. "

Trabalhando para trás

Para identificar quais supervulcões oferecem as melhores fontes de lítio, os pesquisadores mediram a concentração original de lítio no magma. Como o lítio é um elemento volátil que facilmente muda de sólido para líquido para vapor, é muito difícil medir diretamente e as concentrações originais são pouco conhecidas.

Então, os pesquisadores analisaram pequenos pedaços de magma presos em cristais durante o crescimento dentro da câmara de magma. Essas "inclusões derretidas, "completamente encapsulado dentro dos cristais, sobreviver à supererupção e permanecer intacta durante todo o processo de intemperismo. Como tal, inclusões de derretimento registram as concentrações originais de lítio e outros elementos no magma. Os pesquisadores cortaram os cristais hospedeiros para expor essas bolhas de magma preservadas, que têm de 10 a 100 mícrons de diâmetro, em seguida, os analisou com o Sensitive High Resolution Ion Microprobe no SHRIMP-RG Laboratory em Stanford Earth.

"Compreender como o lítio é transportado em magmas e o que faz com que um centro vulcânico se torne enriquecido em lítio nunca foi realmente feito de forma sistemática antes, "Benson disse.

A equipe analisou amostras de uma série de configurações tectônicas, incluindo o depósito de Kings Valley no campo vulcânico McDermitt localizado na fronteira de Nevada-Oregon, que entrou em erupção 16,5 a 15,5 milhões de anos atrás e é conhecido por ser rico em lítio. Eles compararam os resultados deste centro vulcânico com amostras do complexo da caldeira High Rock em Nevada, Sierra la Primavera no México, Pantelleria no estreito da Sicília, Yellowstone em Wyoming e Hideaway Park em Colorado, e determinou que as concentrações de lítio variavam amplamente em função do ambiente tectônico do supervulcão.

"Se você tiver muito magma em erupção, não precisa ter tanto lítio para produzir algo que seja digno de interesse econômico como pensávamos anteriormente, "Mahood disse." Você não precisa de concentrações extraordinariamente altas de lítio no magma para formar depósitos e reservas de lítio. "

Melhorar a identificação

Além de explorar o lítio, os pesquisadores analisaram outros oligoelementos para determinar suas correlações com as concentrações de lítio. Como resultado, eles descobriram uma correlação até então desconhecida que agora permitirá aos geólogos identificar supervulcões candidatos a depósitos de lítio de uma maneira muito mais fácil do que medir o lítio diretamente nas inclusões derretidas. Os oligoelementos podem ser usados ​​como substitutos da concentração original de lítio. Por exemplo, maior abundância de rubídio facilmente analisado nos depósitos a granel indica mais lítio, enquanto que altas concentrações de zircônio indicam menos lítio.

"Podemos essencialmente usar o teor de zircônio para determinar o teor de lítio em cerca de 100 partes por milhão, "Benson disse." Agora que temos uma maneira de encontrar facilmente mais desses depósitos de lítio, mostra que esse trabalho geológico fundamental pode ajudar a resolver problemas sociais - isso é realmente empolgante. "