Il giacimento geotermico di Salton Sea in California contiene potenzialmente abbastanza litio per soddisfare tutte le esigenze di batterie domestiche americane, con anche abbastanza rimanenti per esportarne una parte. Ma quanto di quel litio può essere estratto in modo sostenibile ed ecologico? E quanto durerà la risorsa? Queste sono solo alcune delle domande a cui i ricercatori sperano di rispondere in un nuovo progetto sponsorizzato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE).

Attualmente ci sono 11 impianti commerciali nel campo di Salton Sea che producono energia geotermica, una forma di energia pulita e rinnovabile in cui i fluidi caldi vengono pompati dal sottosuolo profondo e il calore viene quindi convertito in elettricità. Normalmente il fluido raffreddato verrebbe semplicemente reiniettato sottoterra, ma l'idea è di estrarre prima il litio dalla salamoia prima di reimmetterlo.

Con la spinta della California e di molti altri stati e paesi ad espandere l'adozione di veicoli elettrici (EV), la domanda di batterie e il litio necessario per produrre quelle batterie salirà alle stelle. Con quasi 1,2 milioni di dollari a sostegno del Geothermal Technologies Office del DOE, gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), UC Riverside e Geologica Geothermal Group, Inc. lavoreranno insieme per quantificare e caratterizzare il litio in questo serbatoio geotermico ipersalino, situato molto al di sotto della superficie terrestre vicino al Salton Sea nella contea di Imperial.

Il progetto è il primo sforzo scientifico completo per mappare la cosiddetta "Lithium Valley" della California e tentare di ottenere una comprensione dettagliata della salamoia sotterranea ricca di minerali nel sistema geotermico del Salton Sea. Usando un microscopio elettronico e altri strumenti analitici avanzati, ad esempio, sperano di conoscere le fonti minerali del litio e se le rocce "ricaricheranno" la salamoia con il litio dopo che è stato estratto dai fluidi prodotti.

Il team del progetto indagherà anche i potenziali impatti ambientali, per quantificare la quantità di acqua e l'utilizzo di sostanze chimiche necessarie per l'estrazione del litio, la qualità dell'aria durante il processo di estrazione e la potenziale sismicità indotta dalla produzione di energia geotermica associata.

"Siamo entusiasti di finanziare Berkeley Lab per sviluppare questa analisi ricca e dettagliata del potenziale delle risorse di litio nel Salton Sea. Questo progetto fornirà approfondimenti critici sul sottosuolo che ci aiuterà a proteggere una catena di approvvigionamento di litio domestica utilizzando la più ecologicamente responsabile, percorso guidato dai dati", ha affermato Alexis McKittrick, Program Manager per le risorse idrotermali presso l'ufficio per le tecnologie geotermiche del DOE.

"Il sistema geotermico del Salton Sea è la principale risorsa geotermica potenziale per il litio negli Stati Uniti ed è una risorsa di livello mondiale", ha affermato Pat Dobson, lo scienziato del Berkeley Lab che sta guidando il progetto. "Ma c'è un'ampia gamma di stime in termini di dimensioni della risorsa, e anche non una grande comprensione della provenienza del litio, della velocità con cui diminuirebbe nel tempo con l'estrazione del litio dalle salamoie geotermiche e se sarebbe stato reintegrato dal litio rimanente nelle rocce ospiti."

Attualmente, la maggior parte della fornitura mondiale di litio viene estratta da miniere a cielo aperto, che sono comuni in Cina e Australia, o estratta da depositi di salar, o distese di laghi salati, in Sud America. Il litio si ottiene da questi enormi giacimenti (il più grande salar, situato in Bolivia, ha le dimensioni della "Big Island" delle Hawaii) semplicemente pompando la falda acquifera poco profonda e lasciandola riposare per un anno o due mentre il sole fa evaporare l'acqua .

Ma entrambi questi metodi hanno seri problemi ambientali ad essi associati. "Riteniamo che il litio geotermico sia uno dei modi meno impattanti per l'ambiente per ottenere il litio", ha affermato Dobson, un esperto di energia geotermica e un contributore chiave al Centro di ricerca e innovazione sulle risorse di litio di Berkeley Lab. "Vogliamo capire come mitigare eventuali effetti collaterali ambientali per renderlo ancora più benigno."

L'"Arabia Saudita del litio"

La dimensione potenziale della risorsa di litio nel Salton Sea è sbalorditiva. Il governatore Gavin Newsom ha recentemente definito la California "l'Arabia Saudita del litio" e l'anno scorso lo stato ha istituito la Lithium Valley Commission per ricercare e scrivere un rapporto sulle opportunità.

Il geochimico della UC Riverside Michael McKibben, che studia il campo geotermico del Salton Sea dagli anni '70, è d'accordo con il potenziale.

"Se esegui un calcolo dal retro della busta, puoi convincerti che ci sono da qualche parte tra 1 e 6 milioni di tonnellate di litio in quel campo", ha detto. "Sarebbe la più grande fonte di litio in salamoia al mondo, più grande di qualsiasi deposito salariale sudamericano individuale. Quindi, è un numero grande, e significa che il potenziale è lì per, ancora una volta, i calcoli del back-of-the-envelope- qualcosa come 50-100 anni di produzione di litio."

McKibben, professore emerito, e Maryjo Brounce, assistente professore presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie, guidano lo sforzo della UC Riverside in questo progetto. Brounce, un petrologo di formazione, utilizzerà la strumentazione per mappare dove si trova il litio all'interno delle rocce del serbatoio e in quale forma si trova. Questa caratterizzazione geochimica sarà quindi incorporata nei modelli per valutare il tasso di rifornimento di litio ai fluidi geotermici.

"Vedremo quanto velocemente potresti aspettarti che la risorsa venga rigenerata:sono secoli? Decenni?" disse Brounce. "Quelle velocità di reazione chimica dipenderanno da dove nella roccia il litio è immagazzinato in modo abbastanza forte, quindi può aiutare a creare uno strumento predittivo".

Questo lavoro integrerà gli studi geochimici condotti da ricercatori in Europa, che stanno anche studiando il potenziale delle salamoie geotermiche per la fornitura di litio.

Forte supporto del settore

Diverse aziende hanno avviato operazioni pilota nel Salton Sea per estrarre il litio, tra cui Berkshire Hathaway Energy (BHE) e Controlled Thermal Resources. (Berkeley Lab ha progetti entrambi con sovvenzioni della California Energy Commission.) Per questo nuovo progetto, Berkeley Lab e UC Riverside utilizzeranno i dati di aziende attive nell'area, nonché i documenti pubblicati e i dati sul campo dello stato della California's Geologic Energy Database di gestione (CalGEM).

"Abbiamo bisogno di dati migliori sulla chimica delle salamoie e sul loro contenuto di litio e su come viene distribuito in termini di posizione e profondità nel campo geotermico", ha affermato McKibben. "Abbiamo chiesto alle società geotermiche di condividere con noi i loro dati sulla salamoia. Pat e il suo gruppo li inseriranno in un database. Quindi, se possiamo utilizzare il database per correlare la concentrazione di litio con cose come temperatura, cloro e altre sostanze fisiche e chimiche parametri, possiamo effettivamente prevedere quanto litio potrebbe essere in salamoia in parti del campo che non sono state ancora completamente perforate."

BHE si è impegnata a lavorare con il team di ricerca. "BHE Renewables sostiene questo sforzo di ricerca e non vede l'ora di assistere il Lawrence Berkeley National Laboratory con questo importante studio", ha affermato Jonathan Weisgall, vicepresidente per le relazioni con il governo di BHE.

La visione è che il litio proveniente dal campo geotermico situato vicino al Salton Sea un giorno costituirà la base per una nuova industria delle batterie domestiche negli Stati Uniti, generando la tanto necessaria crescita economica nella contea di Imperial, la contea con il reddito pro capite più basso in California.

"Dobbiamo far capire agli studenti che possono avere carriere molto redditizie che coinvolgono l'energia verde", ha detto McKibben. "Questa è un'opportunità per farlo".