https://frosthead.com

Ali bodo supervolkani pomagali napajati našo prihodnost?

Ni dvoma, da bomo v prihodnjih letih potrebovali veliko litija. Rastoči trg električnih avtomobilov, skupaj z novimi napravami za shranjevanje energije v gospodinjstvih in velikimi kmetijskimi baterijami ter trenutno pomanjkanje tehnologije, ki je boljša za skladiščenje kot litij-ionske baterije, postavlja prihodnost shranjevanja energije v roke le nekaj mest svet, kjer se pridobiva alkalna kovina.

V začetku tega desetletja so raziskovalci z univerze v Michiganu napovedali, da se bo povpraševanje po litiju povečalo do leta 2100. To je veliko - verjetno nekje med 12 in 20 milijonov metrskih ton - vendar pa so ti isti znanstveniki in tudi drugi na USGS in drugod so ocenili, da svetovni depoziti močno presegajo to število. Težava torej ni v prisotnosti litija na Zemlji, ampak v tem, da se lahko do njega spopademo. Večina tega, kar trenutno uporabljamo, izvira iz le nekaj virov, večinoma iz Čila in Avstralije, ki proizvajajo 75 odstotkov litija, ki ga svet uporablja, ter tudi Argentine in Kitajske, kažejo raziskave USGS iz leta 2016.

Z iskanjem rešitve te težave so se Stanfordovi geologi podali v iskanje novih virov kovine. Vedeli so, da izvira iz vulkanske kamnine, in zato so šli do največjih vulkanov, ki so jih lahko našli: Supervolkani, ki se ne kažejo kot gora z luknjo v njej, temveč velika, široka kaldera v obliki kave, kjer izbruhne velik obseg zgodilo pred milijoni let. Tam so videli visoke koncentracije litija, vsebovane v vrsti vulkanske gline, imenovani hektorit. Geologi so že na splošno vedeli, da litij izvira iz vulkanskih kamnin, toda ekipa iz Stanforda ga je znala izmeriti na nepričakovanih lokacijah in količinah, ki odpirajo širši nabor potencialnih najdišč.

"Izkazalo se je, da resnično ne potrebujete super visokih koncentracij litija v magmi, " o odkritju pravi Gail Mahood, profesor geologije na Stanfordu in avtor študije v Nature Communications . "Številni vulkani, ki so izbruhnili v zahodnih ZDA, bi imeli dovolj litija, da bi ustvarili ekonomsko nahajališče, dokler je izbruh dovolj velik ... in dokler [je] ustvaril situacijo, ko bi lahko koncentrirali litij, ki je bil izluščen kamnin. "

kaldera-jezero-sedimenti.jpg Litij se pridobiva iz teh belih kamnin, ki so usedline jezera Kaldera. (Tom Benson)

Trenutno večina litija, ki ga uporabljamo, izvira iz litijeve slanice - slane podtalnice, napolnjene z litijem. Vulkanske kamnine oddajo litij, saj jih deževnica ali vroča hidrotermalna voda izteka. Poteka navzdol do velikih geoloških kotlin, kjer se zemeljska skorja dejansko razteza in zasipa. Ko se to zgodi na posebej sušnih območjih, voda izhlapi hitreje, kot se lahko kopiči, in dosežete gostejše in gostejše koncentracije litija. Zato so bila doslej najboljša nahajališča litija v krajih, kot so Clayton Valley, Nevada in čilska puščava Atacama. Konsolidira se v tekoči slanici pod suho puščavsko površino, ki jo izčrpajo iz tal, kondenzirajo dalje v bazenih za izhlapevanje in v kemičnih napravah izločijo iz slanice.

LeeAnn Munk, geologinja z univerze na Aljaski, si že leta prizadeva razviti "geološki recept" pogojev, pod katerimi se tvori litijeva slanica, in njena ekipa je prva opisala ta model rudnih nahajališč - vulkansko delovanje, tektonsko strukturo, sušno podnebje itd. Njeno delo, ki jo pogosto združuje z USGS, se je osredotočilo na slanico.

Toda slanica je le eden od načinov, kako najdemo litij. Znano je, da lahko kovino najdemo v trdni kamnini, imenovani pegmatit, in v hektoritu. Hektorit ni glina, kot bi jo uporabili za izdelavo lonca, temveč izsušena, večplastna bela pepelasta snov, ki se je oblikovala zaradi hidrotermalnega delovanja po izbruhu vulkana. Glina absorbira in pritrdi litij, ki se je izlil iz vulkanske kamnine. Ker so ti vulkani stari - najpomembnejši je morda 16 milijonov let star vulkan McDermitt v vulkanskem polju McDermitt v Kings Valley v zvezni državi Nevada - se je zemlja premaknila in gline pogosto najdemo ne v porečju, ampak je izpostavljena, navzgor visoki puščavski gorski pasovi.

"[Mahood in njena ekipa] sta ugotovila, kako se v teh visokih vulkanskih kamninah s silicijevim dioksidom zadržuje litij, " pravi Munk. "Pomaga še bolj razumeti, kje se na Zemlji pojavlja litij. Če tega ne razumemo v celoti, potem težko povemo, koliko litija imamo in koliko litija lahko dejansko pridobimo. Pomagali so izboljšati razumevanje, kje v lubju obstaja litij. "

Druge lokacije, ki jih je opredelila Mahoodova skupina, so Sonora, Mehika, kaldena Yellowstone in Pantelleria, otok v Sredozemlju. Vsaka od njih je pokazala različne koncentracije litija, ki so jih raziskovalci lahko povezali s koncentracijo lažje zaznavnih elementov rubidija in cirkonija, kar pomeni, da jih lahko v prihodnosti uporabimo kot kazalce pri iskanju nadaljnjega litija.

Toda tu je več kot samo iskanje litij bogatih mest supervulkan. "Trenutno težava je, da v resnici ne obstaja dovolj velika tehnologija, da bi litij dejansko izkopal iz gline, kar je ekonomično, " pravi Munk. "To se lahko zgodi v prihodnosti."

Mahood to priznava. "Kolikor vem, ljudje še niso razvili komercialnega postopka za odstranjevanje litija iz hektorita, " pravi. "Ironija vsega tega je, da se hektorit trenutno rudi, vendar ga litij dejansko ne rudi. Kar hekrit predstavlja kot glina, hektritne gline pa imajo nenavadne lastnosti, saj so stabilne na zelo visoke temperature. Torej tisto, kar nahajališče v King's Valleyu za zdaj pridobivajo, je izdelava specialnih vrtalnih blat, ki se uporabljajo v industriji zemeljskega plina in nafte. "

Toda pridobivanje litija iz slanice je drago tudi, zlasti v količini sveže vode, ki jo potrebuje v krajih, kjer je voda malo. Mahood pravi, da je verjetno na voljo veliko litija, vendar ne želite, da vse izvira iz enega vira. "Želite, da prihaja iz raznolikih krajev tako v državah kot podjetjih, " pravi, "tako da nikoli ne ostanete talci praks cen ene države."

Ali bodo supervolkani pomagali napajati našo prihodnost?