El mayor depósito de litio del mundo se encuentra en el interior de una enorme salina llamada Salar de Uyuni, que se extiende por miles de kilómetros cuadrados en la cima de una meseta andina alta y seca en Bolivia. Durante la mayor parte del año, los cristales de sal cubren el terreno, blancos como el azúcar. Durante la temporada de lluvias, el agua acumulada refleja las montañas y el cielo circundantes.
“El Salar es un lugar mágico para los viajeros de todo el mundo que vienen a ver los colores, los reflejos, en este infinito paisaje blanco”, dijo Avner Vengosh, titular de la Cátedra Nicholas de Calidad Ambiental en la Escuela de Medio Ambiente Nicholas de la Universidad de Duke.
“La sostenibilidad de la minería de litio es uno de los factores críticos para una transición exitosa a la energía renovable”
Williams & Venosh
Lo que la mayoría de los turistas no ven es la enorme reserva de litio disuelta en una salmuera altamente salina, o salada, justo debajo de sus zapatos. Este tesoro sin explotar, contenido en sedimentos y sales que descienden unos pocos pies hasta más de 50 pies por debajo de la superficie, podría ser un recurso clave para el sector de la energía renovable.
Durante los últimos años, Vengosh, quien también es presidente de la División de Ciencias de la Tierra y el Clima de la Escuela Nicholas, y el estudiante de doctorado Gordon Williams han estado trabajando para comprender las posibles implicaciones de la minería de litio para la salud ambiental, tanto en los EE. UU. como en el extranjero.
En un artículo publicado en enero en la revista Environmental Science & Technology Letters, el dúo realizó el primer análisis químico exhaustivo de las aguas residuales asociadas con la extracción de salmuera de litio en el Salar de Uyuni. Sus hallazgos podrían informar estrategias para gestionar futuras operaciones mineras de manera más sostenible y proteger el frágil entorno del salar.
Actualmente, la extracción de salmuera de litio implica un proceso de varios pasos que, en general, se desarrolla de la siguiente manera: la salmuera se bombea desde debajo de la superficie hacia una serie de estanques de evaporación superficiales y poco profundos. A medida que el líquido se evapora en estanques sucesivos, precipitan sales indeseables. Sin embargo, el litio se concentra más en la salmuera en cada etapa. El litio concentrado finalmente se traslada desde los estanques de evaporación a una instalación cercana para procesarlo y convertirlo en carbonato de litio, el material que se utiliza para fabricar baterías recargables.
La extracción de litio en el Salar de Uyuni se encuentra en etapas preliminares. Sin embargo, las investigaciones han demostrado que la extracción a largo plazo de salmueras de litio en otros salares, como el Salar de Atacama en Chile, puede provocar que los niveles de las aguas subterráneas disminuyan y que la tierra se hunda. Tales impactos podrían afectar el futuro de la minería de litio en el Salar de Uyuni, según Vengosh.
Para su estudio, Williams y Vengosh analizaron la química de la salmuera de litio y los materiales de desecho asociados con una operación minera piloto en el Salar de Uyuni. En particular, estaban interesados en determinar la acidez y la presencia de elementos traza, como el arsénico, un metal tóxico que puede causar una variedad de problemas de salud en las personas y la vida silvestre expuestas. Las muestras del sitio de la mina incluyeron salmuera natural bombeada desde el subsuelo; salmuera de ocho estanques de evaporación; y aguas residuales de la planta de procesamiento de litio.
En muestras de salmuera natural, el equipo midió niveles de arsénico de entre 1 y 9 partes por millón, así como una acidez relativamente neutra. En comparación, la salmuera del estanque de evaporación se volvía cada vez más ácida a medida que se volvía más concentrada.
Muchas gracias Adrien Daurenjou por su imagen del atardecer en el Salar de Uyuni.
Los niveles de arsénico también aumentaron drásticamente de un estanque a otro. Por ejemplo, el último estanque reveló niveles de arsénico de casi 50 partes por millón, aproximadamente 1.400 veces más altos que el parámetro considerado ecológicamente aceptable por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos.
“El nivel de arsénico es extremadamente alto”, comentó Vengosh. “Mi grupo ha trabajado en todo el mundo (África, Europa, Vietnam, India) y no creo que hayamos medido nunca ese nivel de arsénico”.
Como señalaron los autores, la fuga o descarga intencional de salmuera de los estanques de evaporación a las salinas circundantes podría afectar negativamente a la vida silvestre.
“Existe riesgo de bioacumulación”, dijo Williams, refiriéndose al proceso por el cual las sustancias químicas se acumulan en los organismos con el tiempo, con consecuencias potencialmente dañinas. Los flamencos, por ejemplo, se alimentan de artemias locales, que son sensibles al arsénico en niveles superiores a 8 partes por millón.
El equipo también descubrió que los niveles de boro (que puede causar efectos sobre la salud según la naturaleza de la exposición) aumentaban de un estanque de evaporación a otro. En cambio, las aguas residuales de la planta de procesamiento de litio mostraban niveles relativamente bajos de boro y arsénico, similares a los niveles encontrados en las salmueras naturales y, en algunos casos, inferiores a ellos.
Además, Williams y Vengosh investigaron las posibles repercusiones de tomar la salmuera usada (es decir, la salmuera que queda después de extraer el litio) o las aguas residuales del procesamiento del litio e inyectarlas nuevamente en el depósito de litio. La industria minera del litio ha indicado que estos enfoques pueden contrarrestar el hundimiento del terreno.
El equipo descubrió que ambos métodos de inyección tendrían consecuencias indeseables. Por ejemplo, la salmuera usada probablemente se mezclaría mal con la salmuera natural, lo que dificultaría el flujo de salmuera debajo de la superficie y podría interferir con el bombeo. Por otro lado, inyectar aguas residuales nuevamente en el depósito podría diluir el recurso de litio.
Una posible solución para evitar el hundimiento del terreno sería mezclar cuidadosamente la salmuera usada con las aguas residuales para lograr un equilibrio químico con la salmuera natural, indicaron los autores. Sin embargo, los estudios futuros deberían investigar más a fondo las implicaciones ambientales de esa estrategia, añadieron.
Por su parte, Williams y Vengosh están centrando su atención en el origen del litio en el Salar de Uyuni.
“Estamos construyendo un modelo geoquímico para entender por qué el litio se enriquece en esas salmueras”, explicó Williams. “¿Cuál es la fuente? ¿Y cuál es el mecanismo que provoca esta concentración?”
Además, Williams, Vengosh y la estudiante de doctorado Hannah Wudke están trabajando con otro equipo de la Nicholas School, dirigido por la profesora distinguida John O. Blackburn Erika Weinthal, para comprender cómo la extracción de salmuera de litio en el Salar de Uyuni podría afectar la salud y el bienestar de las comunidades indígenas vecinas.
“Vemos al litio como el futuro de la seguridad energética, por lo que estamos tratando de analizarlo desde diferentes ángulos para garantizar el desarrollo y el suministro sostenibles”, dijo Vengosh.
Financiación: El estudio fue financiado por el Duke University Climate Research Innovation Seed Program (CRISP), el Duke University Josiah Charles Trent Memorial Foundation Endowment Fund, y el Duke University Graduate School Dissertation Research Travel Award.
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El artículo “Quality of Wastewater from Lithium-Brine Mining,” Gordon D. Z. Williams and Avner Vengosh. Environmental Science & Technology Letters, Jan. 17, 2025, DOI: 10.1021/acs.estlett.4c01124
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El artículo Examining the Potential Environmental Effects of Mining the World’s Largest Lithium Deposit, escrito por Julie Leibach, Senior Science Writer, de la Nicholas School Communications & Marketing fue publicado en la sección de noticias de la Universidad de Duke