Ciencia de exploración de litio y minería: la investigación líder tiene un pie en Nevada y el otro en Argentina

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La reunión anual de otoño de la American Geophysical Union (AGU) es una expresión integral de la última investigación geofísica fundamental. En 2019, a través de charlas, sesiones de carteles y reuniones al estilo de los ayuntamientos, unos 30,000 científicos descendieron al Centro Moscone en San Francisco para compartir investigaciones entre sí sobre una variedad global de temas para incluir ampliamente la ciencia atmosférica, los océanos, la geología, la hidrología y otros planetas en nuestro sistema solar.

El cambio climático antropomórfico reverbera en casi todas las áreas de los estudios de la Tierra representados en AGU. En respuesta al aumento dramático en la demanda de carbonato de litio utilizado en baterías de vehículos de baja emisión, dispositivos de almacenamiento eléctrico estacionario y dispositivos electrónicos personales, más científicos están estudiando cómo y dónde se producen depósitos de litio económicamente viables.

En 2018, la reunión de otoño de la AGU presentó una sesión especial sobre exploración de litio donde hasta 30 investigadores presentaron sus hallazgos. Aparte del año pasado, 2019 es el año más importante para la presentación de la ciencia de investigación de exploración de litio en la historia de AGU.

Las sesiones de pósters de la AGU ocupan toda la sala subterránea en el Moscone Center South en San Francisco, una caverna de cemento del tamaño de una manzana con un techo de 100 pies. Cientos de tableros de anuncios verticales cubiertos de tela gris se colocaron de extremo a extremo para formar filas de 10 pies de ancho que se extendieron por toda la sala de exposiciones.

Los científicos pegaron carteles grandes, de aproximadamente cinco pies de ancho por tres pies de alto en los tableros. Los documentos gigantes eran vibrantes con imágenes grandes, texto, gráficos y fórmulas matemáticas.

A lo largo de cinco días de la conferencia, un cronograma elaborado provocó un cambio de tema en los carteles cada cuatro horas más o menos. Un elenco internacional de presentadores se paró junto a sus carteles mientras los científicos reflexionaban en las filas llenas de gente para considerar la ciencia y hacer preguntas, y por lo tanto, la investigación se presentó y se analizó debidamente. El zumbido dentro de la enorme sala era constante, el sonido reverberante de la dialéctica científica.

Conocí por primera vez el trabajo de Tom Benson cuando investigaba la mina de litio propuesta para el área de Thacker Pass, a unas 70 millas al norte de Winnemucca, Nevada. Benson escribió su doctorado. disertación en Stanford sobre el depósito Thacker Pass y ahora trabaja para la compañía que desarrolla una mina en el sitio, Lithium Americas y su subsidiaria Lithium Nevada. Me sorprendió y emocionó ver al Dr. Benson presentando su investigación en AGU y me detuve junto a su póster durante las pocas horas que estuvo en exhibición.

El póster de Benson fue parte de una sesión titulada, Recursos minerales críticos y la revolución de la tecnología verde: criticidad y materiales críticos en la próxima generación de tecnologías de energía renovable y almacenamiento de energía.

Benson es un vulcanólogo y veterano experimentado de la reunión de otoño de la AGU después de haber realizado su trabajo de posgrado en la cercana Stanford. Se veía cómodo de pie junto a su póster titulado, De supervolcanes a salars: el papel del vulcanismo en la formación de los depósitos de litio más grandes del mundo. El póster con texto, imágenes y matemáticas transporta al lector a América del Sur y al Triángulo de Litio, como se le conoce, un área exótica en la alta Cordillera de los Andes.

Más de la mitad del metal de litio del mundo se extrae en lo que se conoce como el Triángulo de Litio. La región alta y árida de los Andes incluye partes de Bolivia, Chile y Argentina. Actualmente, no hay menos de 20 empresas que producen o buscan litio dentro del Triángulo. Lithium Americas es una corporación canadiense que desarrolla una mina de salmuera de litio en el salar de Cauchari-Olaroz. Según la compañía, la mina comenzará a operar en 2020.

Una mina cercana a las instalaciones de Lithium Americas ha estado produciendo aproximadamente 17.5000 toneladas de carbonato de litio al año desde 2014, las instalaciones de la corporación Orocobre Olaroz. Aproximadamente a 60 millas al oeste del salar de Cauchari-Olaroz se encuentra el Salar de Atacama en Chile, la mayor fuente individual de litio metálico y el tercer salar más grande del planeta. A 200 millas al norte de Atacama en Bolivia se encuentra el gigantesco salar, el Salar de Uyuni, otro vasto depósito de litio.

El póster del Dr. Benson responde una pregunta crítica para la exploración de metal de litio. Las concentraciones de litio en las salinas de América del Sur están bien documentadas, pero ¿de dónde provienen y cuánto más está en la cuenca arrastrada por la roca volcánica? Benson tomó muestras de fragmentos de tobas volcánicas en la cuenca de captación de los tres salars productores de litio más grandes en el Triángulo de Litio. Las muestras fueron tomadas cerca de calderas o los restos de antiguos super volcanes. Benson analizó las muestras utilizando la sonda de iones sensibles de alta resolución: geometría inversa o el instrumento SHRIMP-RG de la Universidad de Stanford. Los resultados muestran que hay una gran cantidad de litio metálico en la roca alrededor de los salares y que proviene del vulcanismo. El análisis de Benson revela que hay varios órdenes de magnitud más de litio metálico en la roca adyacente a los salares que en las salinas. Un salar es un remanente de un antiguo lago desecado. El salar de Bonneville en Utah es lo que queda de un lago tan grande como el lago Michigan. Las salinas suelen ser cuencas hidrológicamente cerradas donde los minerales se concentran en las sales que se evaporaron del agua y se erosionaron de la roca local durante decenas de miles a millones de años.

La combinación de roca blanda que contiene litio, las fuerzas climáticas y la salina puede considerarse un sistema dinámico continuo que funciona en escalas de tiempo geológicas a largo plazo. El agua interactúa continuamente con rocas pesadas de litio y concentra el metal en el salar.

Un gráfico del póster de la AGU de otoño de 2019 de Tom Benson titulado De Supervolcanes a Salares: El papel del vulcanismo en la formación de los depósitos de litio más grandes del mundo – imagen – Lithium Americas Corporation.

Dependiendo de la ubicación, el nivel del agua en una cuenca salada varía con la precipitación y otros factores. La expresión del agua superficial en las sales puede ser efímera, y aunque una salina a veces puede aparecer seca y agrietada en la superficie, la salmuera rica en minerales puede extenderse varios kilómetros de profundidad en las sales. El agua y las sales se mezclan para formar una salmuera cargada de litio y otros minerales. La salmuera se bombea a la superficie y se extiende hacia estanques de evaporación gigantes y poco profundos.

En las áridas elevaciones del Triángulo, el agua se evapora rápidamente y aumenta la concentración de litio en un factor de 10. La salmuera mejorada se procesa para eliminar una variedad de otros minerales. Utilizando medios químicos y mecánicos patentados, las compañías crean carbonato de litio, un químico fabricado según las especificaciones particulares de los usuarios finales, principalmente fabricantes de baterías.

La única mina de litio activa en América del Norte es una mina de salmuera en Clayton Valley de Nevada. Lithium Nevada planea desarrollar una mina a unas 80 millas al norte de Winnemucca. Se espera que la instalación de procesamiento y mina de Thacker Pass, neutral en carbono, comience a construirse a partir de 2021 y opere durante casi 50 años para desarrollar una reserva conocida en material sedimentario similar a la arcilla. La arcilla blanda de la Caldera McDermitt es el remanente de un lago volcánico. Se requiere un método de procesamiento diferente al que se usa en una mina de salmuera, pero según la investigación del Dr. Benson, tanto Thacker Pass como los depósitos en Argentina provienen de antiguos volcanes gigantes.

Super volcanes en Nevada y Sudamérica

Hace tiempo que se sabe que las concentraciones de litio metálico están asociadas con la actividad volcánica. La investigación del Dr. Benson en el Triángulo de litio y en Nevada muestra que el depósito de litio en el salario de Cauchari-Olaroz en Argentina es de origen similar al depósito de Thacker Pass en Nevada.

«Los mecanismos que están involucrados en la formación de estos depósitos de salmuera en América del Sur son muy similares a lo que sucede en Thacker Pass», dijo Benson. “Al final del día, tienes un tipo de magma de riolita, por una razón u otra enriquecida en litio, que entra en erupción en la superficie de la tierra y está sentada allí.

“Luego, durante cientos de miles a millones de años, el litio se transfiere al agua subterránea local, al agua meteórica y a los depósitos en la cuenca cercana.

«En el caso de América del Sur, está en el salar de Atacama, las salinas gigantes. En el caso de Thacker Pass, está en un lago de caldera como se ve en Crater Lago en Oregon, hoy en día, por lo que los principios fundamentales son todos iguales. He estado hablando con otros investigadores (de litio) hoy, y eso ha demostrado que estamos empezando a entenderlo cada vez más, y eso solo está ayudando a nuestros modelos y mejorándolos «, dijo Benson. A continuación se muestra un mapa de las Salinas de Atacama y las calderas adyacentes, los restos de antiguos super volcanes. Haz clic en los pasadores para obtener detalles.

Ya sea que el metal de litio esté en arcilla sedimentaria como en Thacker Pass o en una salmuera plana de sal o roca blanda o spodemene más duro, la fuente es volcánica, dijo Benson. El litio está muy disperso en la corteza terrestre. «Cómo comienzas a enriquecer el litio en la corteza, y esto es cierto para todos los depósitos de litio de roca dura, salmuera, sedimentaria o arcilla, si necesitas un mecanismo para enriquecerlo, y donde lo haces es en una cámara de magma». Dentro de una cámara de magma, los procesos geoquímicos son complejos, pero basta decir que el metal de litio se concentra en volcanes. “Estos magmas, a veces entran en erupción como tobas gigantes y forman calderas como en Thacker Pass y en estas calderas gigantes en América del Sur. Ese material enriquecido con litio ha estado sentado en la superficie de la tierra. “Entonces tienes diferencias ambientales que hacen que se convierta en un depósito de arcilla frente a un depósito de salmuera, pero la fuente fundamental del litio son todos los volcanes. “En el caso de depósitos de roca dura o pegmatita, ese magma de riolita que está debajo de la superficie de la tierra nunca entra en erupción. Simplemente se sienta allí y lentamente se enfría y cristaliza. El litio no quiere cristalizar, por lo que permanece en el último trozo de magma hasta que ese magma cristaliza, y eso es lo que es una pegmatita «.

El vulcanólogo Dr. Tom Benson en Argentina. El Dr. Benson es científico investigador de Lithium Americas Corporation – imagen – Lithium Americas Corporation

Minería con fines de lucro

El gobierno federal financia casi toda la investigación representada en AGU. Los científicos de investigación fundamental rara vez forman parte del personal de las empresas mineras de metales tradicionales; y las compañías mineras casi nunca financian directamente la investigación fundamental. Tom Benson y Lithium Americas son excepciones.

La investigación financiada con fondos federales en universidades o agencias como el Servicio Geológico de los Estados Unidos puede tratar de comprender aspectos más fundamentales de dónde y por qué se forman los depósitos de litio. Hacer una investigación fundamental para una corporación con fines de lucro tiene un objetivo claramente práctico.

«Ellos (Lithium Americas) están financiando esta investigación porque queremos saber, comprender cómo se forman estos depósitos y dónde podemos buscar nuevos», dijo el Dr. Benson.

La investigación de minerales infructuosos puede desperdiciar tiempo y mucho dinero perforando pozos de prueba al azar en busca de depósitos valiosos. Conocer científicamente la fuente de litio metálico y cómo termina en los salars puede guiar el despliegue estratégico y táctico de recursos limitados.

Se espera que Lithium Americas comience a extraer litio el próximo año en el Salario Cauchari-Olaroz. Lithium Nevada espera comenzar la construcción de la mina Thacker Pass a partir de 2021. El Dr. Benson sostiene que el conocimiento de la investigación geofísica fundamental compartida en AGU hace que Lithium Las Américas y otras compañías más sólidas y competitivas en el desarrollo de recursos naturales que afectarán positivamente el balance de carbono del planeta.

«Es bueno trabajar para una empresa que valora esa investigación. Porque es esencial, te hace, mejora tus modelos. Hace que su exploración sea más efectiva. Y simplemente mejora la compañía en general ”, dijo Benson. Los reclamos mineros falsos han sido durante mucho tiempo el cebo de los estafadores. Para evitar el salado y exageración de los sitios mineros, varios gobiernos han establecido estándares legales por los cuales se informa la información de exploración de recursos.

El sistema más adoptado es el Instituto Canadiense de Minería, Metalurgia y Petróleo o sistema de clasificación CIM. Según el sistema CIM, las empresas deben consultar materiales valiosos en el terreno utilizando un lenguaje particular. En un sentido amplio, existen recursos o reservas.

Hay tres tipos principales de recursos minerales que coinciden con tres niveles de confianza, el recurso puede desarrollarse económicamente, a saber, inferido, indicado y medido. Una reserva es un recurso conocido que se puede extraer y vender con ganancias. Hay dos tipos de reservas, probables y probadas. Al venir de la academia, Benson dijo que tomó un tiempo acostumbrarse al entorno comercial de litio. Las conclusiones ventosas basadas en datos limitados son a menudo hecho sobre depósitos minerales que nunca soportarían el escrutinio de una sesión de póster de AGU o una charla.

“Entonces, lo que nosotros (Lithium Americas) hacemos es tener una campaña de perforación completa. Obtenemos un recurso. Tenemos un modelo, y luego hacemos un comunicado de prensa, porque queremos hacerlo bien. Nos enfocamos en hacerlo bien porque tienes una oportunidad de causar una buena impresión, y si lo arruinas al principio, nadie te va a creer en el futuro. Entonces, hacerlo con precisión, hacerlo bien, hacerlo de manera sostenible, hacerlo de manera rentable. No ser un promotor es lo que me convirtió en esta empresa. Creo que está dentro de la cultura de la empresa. Creo que es un modelo de cómo deberían trabajar otras compañías «. El cartel de Benson atrajo a varios científicos en el tiempo que estuve cerca para incluir a LeeAnn Munk, un destacado investigador de litio de la Universidad de Alaska. Benson dijo que la reunión de otoño de AGU 2019 representa un gran avance en la ciencia de la exploración de litio. «Es emocionante que ahora donde todos los académicos están comenzando a reunirse para abordar estos problemas porque necesitamos entender más sobre los depósitos de litio y cómo se forman para explorar más porque vamos a necesitar más litio para alimentar todo esto». vehículos eléctricos.»

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