Adakah Supervolcanoes Membantu Kuasa Masa Depan Kita?

Tidak syak lagi bahawa dalam tahun-tahun akan datang, kita memerlukan banyak litium. Pasaran elektrik kereta yang semakin meningkat, ditambah dengan penyimpanan tenaga isi rumah baru dan ladang bateri berskala besar, dan kekurangan teknologi mana-mana yang lebih baik untuk penyimpanan daripada bateri lithium ion, meletakkan masa depan penyimpanan tenaga di tangan hanya beberapa tempat di sekeliling dunia di mana logam alkali diekstrak.

Awal dekad ini, para penyelidik dari University of Michigan memperlihatkan pertumbuhan dalam permintaan untuk litium sehingga tahun 2100. Ini mungkin banyak di antara 12 juta hingga 20 juta tan metrik-tetapi para saintis yang sama, serta yang lain, di USGS dan di tempat lain, telah menganggarkan bahawa deposit global melebihi angka tersebut. Isu ini bukanlah kehadiran litium di Bumi, tetapi, tetapi dapat memperolehnya. Kebanyakan apa yang kita gunakan sekarang berasal dari beberapa sumber, kebanyakannya di Chile dan Australia, yang menghasilkan 75 peratus litium yang digunakan oleh dunia, dan juga oleh Argentina dan China, menurut penyelidikan USGS dari tahun 2016.

Melihat untuk menyelesaikan masalah ini, ahli geologi Stanford mencari sumber-sumber baru logam. Mereka tahu ia berasal dari batu gunung berapi, sehingga mereka pergi ke gunung berapi terbesar yang mereka dapati: Supervolcanoes, yang tidak kelihatan seperti gunung dengan lubang di dalamnya, tetapi kaldera berbentuk kaldera besar dan luas di mana letusan besar-besaran berlaku berjuta-juta tahun yang lalu. Di sana, mereka melihat kepekatan tinggi litium yang terkandung dalam sejenis tanah liat gunung berapi yang disebut hektorit. Ahli geologi sudah tahu umumnya bahawa litium berasal dari batu gunung berapi, tetapi pasukan dari Stanford dapat mengukurnya di lokasi yang tidak dijangka dan kuantiti membuka lebih banyak tapak berpotensi.

"Ternyata anda tidak memerlukan konsentrasi litium super dalam magma, " kata Gail Mahood, seorang profesor geologi Stanford dan pengarang kajian, dalam Nature Communications, mengenai penemuan itu. "Kebanyakan gunung berapi yang meletup di AS barat akan mempunyai litium yang mencukupi untuk menghasilkan deposit ekonomi, selagi letusan itu cukup besar ... dan selagi ia mewujudkan keadaan di mana anda boleh menumpukan litium yang dilepaskan daripada batu-batu. "

Pada masa ini, kebanyakan litium yang kami gunakan berasal dari litium air masin berair garam yang dimuatkan dengan litium. Batu-batu vulkanik melepaskan litium mereka sebagai air hujan atau air hidroterma panas yang menghilangkannya. Ia berjalan menuruni bukit ke lembah-lembah yang besar, geologi di mana kerak Bumi sebenarnya terbentang dan gundul. Apabila ia berlaku di kawasan-kawasan yang sangat kering, airnya akan menguap lebih cepat daripada ia dapat mengumpul, dan anda akan mendapat kepekatan litium yang padat dan padat. Inilah sebabnya mengapa deposit litium terbaik setakat ini berada di tempat-tempat seperti Clayton Valley, Nevada, dan Gurun Atacama Chile. Ia menggabungkan dalam air garam cecair di bawah permukaan padang pasir kering, yang dipam dari tanah, memendekkan lagi dalam kolam penyejatan, dan diekstrak dari air garam dalam tumbuhan kimia.

LeeAnn Munk, seorang ahli geologi di University of Alaska, telah bekerja selama bertahun-tahun untuk membangunkan "resipi geologi" syarat-syarat di mana bentuk air garam lithium, dan pasukannya telah menjadi yang pertama menggambarkan model deposit bijih ini - tindakan gunung berapi, struktur tektonik, iklim yang gersang, dan lain-lain. Kerjanya, yang sering berpasangan dengan USGS, telah memberi tumpuan kepada air garam.

Tetapi air garam hanyalah salah satu cara yang terdapat dalam litium. Adalah diketahui bahawa logam itu boleh didapati di dalam batu pepejal yang dipanggil pegmatite, dan dalam hectorite. Hectorite bukanlah tanah liat seperti yang anda gunakan untuk membuat periuk, tetapi kering, berlapis, putih ashy substance yang terbentuk akibat tindakan hidroterma selepas gunung berapi meletus. Tanah liat menyerap dan melekatkan litium yang telah dilepaskan dari batu gunung berapi. Kerana gunung berapi ini sudah tua - yang paling terkenal, mungkin, adalah Padang Vulkanik McDermitt yang berusia 16 juta tahun di Kings Valley, Nevada-tanah itu telah berubah, dan tanah liatnya sering tidak terdapat di lembangan tetapi terdedah, sehingga gunung padang pasir yang tinggi.

"[Mahood dan pasukannya] telah mengenal pasti bagaimana litium diadakan di batu-batu volkanik silika tinggi ini, " kata Munk. "Ia membantu lagi pemahaman kita tentang litium yang berlaku di Bumi. Jika kita tidak faham sepenuhnya maka kita mempunyai masa yang sukar untuk menceritakan berapa banyak litium yang kita ada, dan berapa banyak litium yang kita dapat benar-benar ekstrak. Mereka telah membantu memajukan kefahaman di mana litium wujud di kerak. "

Lokasi lain yang dikenal pasti oleh kumpulan Mahood termasuk Sonora, Mexico, kaldera Yellowstone, dan Pantelleria, sebuah pulau di Mediterranean. Setiap menunjukkan kepekatan litium yang berbeza-beza, yang mana penyelidik dapat mengaitkan ke kepekatan unsur-unsur yang lebih mudah dikesan rubidium dan zirkonium, yang bermaksud pada masa akan datang, mereka boleh digunakan sebagai penunjuk dalam mencari litium selanjutnya.

Tetapi ada lebih daripada itu daripada hanya mencari laman penyelia yang kaya dengan litium. "Isu sekarang adalah bahawa tidak ada teknologi yang sedia ada pada skala yang cukup besar untuk benar-benar litium litium daripada tanah liat yang ekonomik, " kata Munk. "Ia mungkin sesuatu yang berlaku pada masa akan datang."

Mahood mengakui ini. "Setakat yang saya tahu, orang ramai tidak pernah membuat proses skala komersil untuk mengeluarkan litium daripada hektor, " katanya. "Ironinya semua ini, hectorite sedang dilombong sekarang, tetapi ia sebenarnya tidak ditambang untuk litium. Apa yang mereka bawa adalah hectorite sebagai tanah liat, dan tanah liat hectorite mempunyai ciri-ciri luar biasa kerana ia stabil kepada suhu yang sangat tinggi. Jadi apa deposit di Lembah Raja sedang ditambang buat sekarang adalah untuk membuat lumpur pengeboran khusus yang digunakan dalam industri gas asli dan minyak. "

Tetapi untuk mengeluarkan litium dari air garam juga mahal, terutamanya dalam jumlah air segar yang diperlukan, di tempat-tempat di mana airnya langka. Mungkin ada banyak litium untuk dilawati, kata Mahood, tetapi anda tidak mahu semuanya datang dari satu sumber. "Anda mahu ia datang dari pelbagai tempat dari segi kedua-dua negara dan syarikat, " katanya, "supaya anda tidak pernah menjadi tebusan kepada amalan penentuan harga satu negara."