У критичних родовищах літію виявлено щось унікальне: про що йдеться

Про це пише PHYS.org.

Літій є найважливішим мінералом у секторі відновлюваної енергетики. Відомо, що близько 40% світового виробництва літію припадає на великі соляні озера, відомі як саляри, розташовані в центральних Андах у Південній Америці та на тибетському нагір'ї в Азії. У цих посушливих високогірних регіонах літій міститься під поверхневими сольовими відкладеннями, розчинений у надзвичайно солоній воді, званій розсолом.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Унікальна хімія родовищ літію

За словами керівника дослідження, професора якості довкілля та завідувача кафедри наук про Землю та клімат у Школі довкілля імені Ніколаса при Університеті Дьюка Авнера Венгоша, вони з колегами виявили, що pH розсолів у цих регіонах майже повністю визначається бором, на відміну від морської води та інших звичайних солоних вод. Команда дійшла висновку, що вони мають абсолютно унікальний геохімічний ландшафт.

Рівень pH розчину є мірою його кислотності або лужності. У більшості природних вод хімічні реакції за участю молекули карбонату насамперед визначають здатність розчину контролювати зміни pH — лужності.

У новому дослідженні команда виявила зовсім інший сценарій на солончаку Уюні — гігантському соляному озері, розташованому на Болівійському плато, де під землею розташоване найбільше у світі відоме родовище літієвого розсолу.

Як добувають літій

Науковці проаналізували pH і хімічний склад розсолів і солей, пов'язаних із пілотним видобутком корисних копалин на солончаку Уюні. Традиційно літій із соляних озер видобувають шляхом перекачування природного розсолу з-під землі в низку неглибоких надземних ставків. Далі рідина випаровується зі ставків, залишаючи концентрований розсіл, що містить літій і бор, а також небажані солі. Зрештою літій витягується на переробному підприємстві.

Дані вказують на те, що рівень pH у зразках природного розсолу із солончаку коливався близько нейтрального значення. Навпаки, зразки розсолу з випарних ставків виявилися дуже кислими. Команда використала комп'ютерне моделювання, яке показало, що в обох випадках основними факторами, що впливають на pH, були високі концентрації бору.

Природні розсоли також містять велику кількість бору в різних формах, зокрема молекулу борної кислоти та сполуки, відомі як борати, відносний розподіл яких контролює pH. Випаровування в ставках збільшує загальну концентрацію бору і запускає процес розпаду борної кислоти, внаслідок чого утворюються іони водню, що знижують pH.

За словами співавтора дослідження, наукового співробітника в лабораторії Венгоша паса Натіва, об'єднання хімічного аналізу з геохімічним моделюванням допомогло вченим кількісно оцінити різні молекулярні структури бору, що сприяють лужності в цих літієвих розсолах.

Геохімічна база даних

Щоб підтвердити свої висновки, вчені зібрали дані понад 300 аналізів багатого літієм розсолу з різних солоних озер, зокрема в:

• Чилі;
• Аргентині;
• Болівії;
• Тибетському нагір'ї.

Моделювання показало, що бор найбільше впливав на лужність і, отже, на pH у більшості цих розсолів. Вченим також вдалося скласти геохімічну базу даних літієвих розсолів по всій земній кулі, і вони незмінно виявляли, що бор часто є переважним компонентом лужності розсолу і контролює його pH, що підтверджує результати, отримані на солончаку Уюні в Болівії.

Фактично, вченим уперше в дослідженні вдалося продемонструвати роль бору в контролі хімічних змін, що відбуваються під час випаровування літієвого розсолу в соляних озерах. Вважається, що результати в майбутньому можуть бути використані для розробки нових технологій видобутку літію.

Раніше Фокус писав про те, що стародавній супервулкан у США приховує найбільше родовище літію.