Un nuevo estudio publicado en Science Advances revela un giro sorprendente: gran parte del litio del mundo se encuentra en aguas saladas con una química distinta a la de otras aguas salinas naturales, como las del océano. Este descubrimiento podría redefinir el futuro de la minería de litio y mejorar el manejo de aguas residuales de los procesos de extracción.
El litio juega un papel vital en la revolución de las energías renovables. Alrededor del 40% del suministro global proviene de vastos salares, ubicados en lo alto de la Cordillera de los Andes en Sudamérica y en la Meseta Tibetana en Asia. En estos paisajes remotos y áridos, el litio no se extrae de rocas, sino que está disuelto en pozos subterráneos de agua extremadamente salada, conocida como salmuera, oculta bajo costras de depósitos salinos brillantes.
Química inusual en los salares
«Descubrimos que el pH de las salmueras en estas regiones está casi completamente determinado 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«, dijo Avner Vengosh, profesor distinguido de calidad ambiental y director de la División de Ciencias de la Tierra y del Clima en la Escuela de Medio Ambiente de la Universidad de Duke, quien supervisó la investigación.
El pH de una solución mide su acidez o alcalinidad. En la mayoría de las aguas naturales, reacciones químicas que involucran moléculas de carbonato regulan principalmente la capacidad de una solución para controlar cambios en el pH, una medida conocida como alcalinidad.
Pero el equipo de Duke encontró un escenario radicalmente distinto en el Salar de Uyuni, un gigantesco desierto de sal ubicado en una meseta boliviana, donde existe el mayor depósito conocido de salmuera de litio del mundo.
Hallazgos en el Salar de Uyuni
Los investigadores analizaron el pH y la química de salmueras y sales asociadas con una operación piloto de minería en el Salar de Uyuni. Tradicionalmente, la extracción de litio en salares implica bombear salmuera natural desde el subsuelo hacia una serie de pozas superficiales.
El líquido se evapora gradualmente, dejando una salmuera cada vez más concentrada con litio y boro, además de sales no deseadas. Finalmente, el litio se extrae en una planta de procesamiento.
El equipo descubrió que el pH en muestras naturales de salmuera del salar rondaba niveles neutros, mientras que las muestras en los estanques de evaporación eran altamente ácidas. Modelados por computadora revelaron que las altas concentraciones de boro eran las principales responsables del pH en ambos casos.
Específicamente, las salmueras naturales contienen niveles elevados de boro en distintas formas, incluyendo ácido bórico y compuestos llamados boratos, cuya distribución relativa controla el pH. La evaporación en los estanques aumenta la concentración total de boro y desencadena la descomposición del ácido bórico, generando iones de hidrógeno que reducen el pH.
«Mediante una cadena de reacciones geoquímicas, la alcalinidad por carbonato disminuye en la salmuera del Salar de Uyuni, mientras que la alcalinidad por boro se vuelve dominante«, explicó Gordon Williams, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el laboratorio de Vengosh.
«La integración del análisis químico con modelos geoquímicos nos permitió cuantificar las diferentes estructuras moleculares del boro que contribuyen a la alcalinidad en estas salmueras de litio«, añadió Paz Nativ, investigadora postdoctoral en el mismo laboratorio.
Implicaciones globales para la minería de litio
Para corroborar sus hallazgos, el equipo recopiló datos de más de 300 análisis de salmueras ricas en litio de diversos salares, incluyendo los del Triángulo del Litio (Chile, Argentina y Bolivia) y la Meseta Tibetana. Los modelos mostraron que el boro también ejercía la mayor influencia sobre la alcalinidad —y por tanto el pH— en la mayoría de esas salmueras.
«Además de los nuevos datos que generamos, compilamos una base de datos geoquímicos de salmueras de litio de todo el mundo y consistentemente encontramos que el boro suele ser el componente predominante en la alcalinidad y controla el pH, reforzando los resultados del Salar de Uyuni en Bolivia«, detalló Williams.
Según los investigadores, este es el primer estudio que demuestra el papel del boro en los cambios químicos durante la evaporación de salmueras de litio en salares. Los resultados podrían guiar futuras tecnologías mineras, ayudando a optimizar la extracción de litio y el manejo seguro de aguas residuales.
