Hydrologen Waarschuwen: Beschikbare Verse Waterhoeveelheid voor Lithiumwinning Sterk Overschat

Nieuw onderzoek naar lithiumwinning in de “Lithiumdriehoek” van Chili, Argentinië en Bolivia – het gebied dat meer dan de helft van de wereldwijde lithiumbronnen levert – toont aan dat de gangbare modellen die worden gebruikt om de beschikbaarheid van water voor lithiumextractie en de mogelijke milieueffecten te schatten, meer dan een orden van grootte onnauwkeurig zijn.

Het onderzoek, gepubliceerd in Communications Earth & Environment, onthult dat er veel minder water beschikbaar is dan eerder gedacht. Met de verwachte vraag naar het mineraal, dat essentieel is voor batterijen die de groene transitie aandrijven, die naar verwachting in de komende decennia 40 keer zal toenemen, suggereert het onderzoek dat lokale gemeenschappen, regelgevers en de lithiumwinning snel moeten samenwerken om hun waterverbruik binnen duurzame grenzen te houden.

Volgens David Boutt, professor geowetenschappen aan UMass Amherst en de senior auteur van het artikel, is lithium een vreemd element. “Het is het lichtste van de metalen, maar het houdt niet van een vaste vorm. Lithium komt vaak voor in lagen vulkanische as, maar reageert snel met water.” Wanneer regen of smeltwater door de aslagen beweegt, lekt lithium in het grondwater, dat naar beneden stroomt totdat het zich in een vlak bekken nestelt, waar het als een zoute mix van water en lithium in oplossing blijft.

Deze zoute lagunes worden vaak toevluchtsoorden voor unieke en kwetsbare ecosystemen en iconische soorten zoals flamingo’s en zijn cruciaal voor lokale gemeenschappen, inclusief de inheemse volkeren die de Lithiumdriehoek al lange tijd hun thuis noemen.

Het gebruik van zoet water loopt het risico zowel de ecologische gezondheid van de regio als de inheemse levenswijzen te verstoren. Boutt en zijn team, dat eerder onderzoek deed naar de leeftijd en levenscyclus van water in de driehoek, zijn zich hiervan bewust. “We hebben 28 verschillende bekkens in de Lithiumdriehoek bestudeerd,” zegt hoofdonderzoeker Alexander Kirshen, die de studie voltooide als onderzoeksassistent aan UMass Amherst, “en we wilden begrijpen hoe schaars het zoet water is.”

Dit is geen gemakkelijke taak, omdat deze bekkens zich in zeer hoge, extreem droge en relatief afgelegen gebieden binnen de Andes bevinden. De Lithiumdriehoek beslaat meer dan 160.000 vierkante mijlen, en er zijn weinig sensoren en meetstations om factoren zoals stroomafvoer en neerslag te volgen.

“Het klimaat en de hydrologie van de Lithiumdriehoek zijn zeer moeilijk te begrijpen,” zegt Boutt, dus hebben wetenschappers en ingenieurs zich gebaseerd op mondiale watermodellen om de beschikbaarheid van water en de milieueffecten van lithiumwinning in de driehoek zo goed mogelijk te schatten. De twee meest gebruikte mondiale watermodellen suggereren dat de zoetwaterinvoer in de bekkens van de Lithiumdriehoek ongeveer 90 en 230 mm per jaar bedraagt. “Maar na een eerste beoordeling,” zegt Kirshen, “vermoeden we dat het te onnauwkeurig zou zijn voor onze doeleinden.”

Daarom heeft het team een eigen model ontwikkeld, genaamd het Lithium Closed Basin Water Availability model, of LiCBWA, en wat ze ontdekten was een scherpe afwijking van de conventionele opvattingen. “Er komt helemaal niet veel nieuw zoet water in deze systemen,” zegt Boutt. Terwijl mondiale modellen een gemiddelde van 90 en 230 mm per jaar inschatten, schat LiCBWA tussen de 2 en 33 mm, afhankelijk van het specifieke bekken, met een gemiddelde van slechts 11 mm per jaar voor de 28 bekkens in hun studie.

“De conventionele wijsheid overschat de hoeveelheid water met minstens een orden van grootte,” zegt Boutt, “en we hebben vastgesteld dat bijna alle 28 bekkens in onze studie als ‘kritisch waterschaarste’ moeten worden geclassificeerd, zelfs zonder rekening te houden met de huidige, om nog maar te zwijgen van de toekomstige, vraag naar watervoorziening.”

Tegelijkertijd veranderen de processen voor het winnen van lithium. De oudere methode, genaamd verdampingsconcentratie, wordt vervangen door directe lithiumextractie (DLE) – en 56% van de DLE-locaties in de driehoek gebruikt meer water dan het oudere, verdampingsproces. Bijna een derde van de DLE-faciliteiten (31%) gebruikte 10 keer meer water dan verdampingsconcentratie.

“Omdat lithiumwinning een realiteit is in de Lithiumdriehoek,” concluderen de auteurs, “moeten wetenschappers, lokale gemeenschappen, regelgevers en producenten samenwerken om het waterverbruik te verminderen,” evenals zich inzetten voor betere monitoring van neerslag, stroomafvoer en grondwaterniveaus voor een nog preciezer hydrologisch beeld.

Onderzoekers van de Universiteit van Alaska Fairbanks, de Universiteit van Alaska Anchorage en de Universiteit van Dayton hebben bijgedragen aan deze studie.