Onderzoek naar de mogelijke milieueffecten van het mijnen van ’s werelds grootste lithiumafzetting

De Salar de Uyuni

“De Salar is een magische plek voor reizigers van over de hele wereld die komen om de kleuren en reflecties in dit eindeloze witte landschap te zien,” zegt Avner Vengosh, de Nicholas Chair van Milieu Kwaliteit aan de Nicholas School van het Duke University.

Wat de meeste toeristen niet zien, is de enorme reserve van lithium die opgelost is in de hoogsaline, of zoute, pekel net onder hun voeten. Deze onbenutte schat, die zich bevindt in sedimenten en zouten die enkele voeten tot meer dan 160 voet onder het oppervlak liggen, zou een belangrijke hulpbron kunnen zijn voor de sector van hernieuwbare energie.

In de afgelopen jaren hebben Vengosh en Ph.D. student Gordon Williams gewerkt om de potentiële milieugezondheidsimplicaties van lithiumwinning te begrijpen, zowel in de VS als daarbuiten. In januari publiceerde het duo een grondige chemische analyse van afvalwater dat verband houdt met de winning van lithiumbrine in de Salar de Uyuni in het tijdschrift Environmental Science & Technology Letters. Hun bevindingen kunnen helpen bij het ontwikkelen van strategieën voor duurzamere mijnbouwoperaties en ter bescherming van het kwetsbare Salar-milieu.

De huidige lithium-brine winning omvat een meervoudig proces: pekel wordt van onder het oppervlak in een reeks ondiepe, bovengrondse verdampingsvijvers gepompt. Terwijl de vloeistof in opeenvolgende vijvers verdampt, precipiteren ongewenste zouten uit. Lithium concentreert zich echter steeds meer in de pekel na elke fase.

De geconcentreerde lithium wordt uiteindelijk van de verdampingsvijvers naar een nabijgelegen faciliteit verplaatst voor verwerking tot lithiumcarbonaat—het materiaal dat in oplaadbare batterijen wordt gebruikt. De lithiumwinning in de Salar de Uyuni bevindt zich nog in de voorbereidende fasen. Onderzoek heeft echter aangetoond dat langdurige lithiumwinning in andere zoutvlakten, zoals de Salar de Atacama in Chili, kan leiden tot daling van de grondwaterstanden en verzakking van het land.

Voor hun studie analyseerden Williams en Vengosh de chemie van lithium brine en afvalmaterialen die verband houden met een pilotwinning in de Salar de Uyuni. Ze waren vooral geïnteresseerd in het bepalen van de zuurgraad en de aanwezigheid van sporenelementen, zoals arsenicum, een giftig metaal dat een reeks gezondheidsproblemen kan veroorzaken bij blootgestelde mensen en dieren.

Monsters van de mijnlocatie omvatten natuurlijke pekel die uit de ondergrond werd gepompt; pekel uit acht verdampingsvijvers; en afvalwater van de lithiumverwerkingsfaciliteit. In de monsters van natuurlijke pekel meet het team arsenicum niveaus tussen de 1 en 9 delen per miljoen, evenals een relatief neutrale zuurgraad. In vergelijking daarmee werd de pekel uit de verdampingsvijvers steeds zuurder naarmate deze meer geconcentreerd werd.

De arsenicum niveaus stegen ook dramatisch van vijver naar vijver. Bijvoorbeeld, de laatste vijver onthulde arsenicum niveaus van bijna 50 delen per miljoen—ongeveer 1.400 keer hoger dan de norm die ecologisch acceptabel wordt geacht door de Amerikaanse Environmental Protection Agency. “Dit arsenicum niveau is extreem hoog,” merkte Vengosh op. “Mijn groep heeft overal ter wereld gewerkt—in Afrika, Europa, Vietnam, India—en ik denk niet dat we ooit dat niveau van arsenicum hebben gemeten.”

Zoals de auteurs opmerken, kan het lekken of opzettelijk lozen van pekel uit de verdampingsvijvers naar de omliggende zoutvlakte een negatieve invloed hebben op de fauna. “Er is een risico op bioaccumulatie,” zei Williams, verwijzend naar het proces waarbij chemicaliën zich in organismen ophopen in de loop van de tijd, met potentieel schadelijke gevolgen. Flamingo’s bijvoorbeeld, voeden zich met lokale pekelgarnaaltjes, die gevoelig zijn voor arsenicum niveaus boven de 8 delen per miljoen.

Het team ontdekte ook dat de niveaus van boor—dat potentieel gezondheidsproblemen kan veroorzaken afhankelijk van de aard van blootstelling—steeg van verdampingsvijver naar verdampingsvijver. In tegenstelling daarmee vertoonde afvalwater van de lithiumverwerkingsfabriek relatief lage niveaus van boor en arsenicum, vergelijkbaar met, en in sommige gevallen lager dan, de niveaus die in de natuurlijke pekels werden aangetroffen.

Bovendien onderzochten Williams en Vengosh de mogelijke repercussies van het injecteren van gebruikte pekel—dat is, pekel die overblijft nadat lithium is verwijderd—of afvalwater van lithiumverwerking terug in de lithiumafzetting. De lithiumwinningindustrie heeft aangegeven dat deze benaderingen de verzakking van het land kunnen tegengaan. Het team ontdekte dat beide injectiemethoden ongewenste gevolgen zouden hebben. Bijvoorbeeld, de gebruikte pekel zou waarschijnlijk slecht mengen met de natuurlijke pekel, waardoor de stroom van pekel onder het oppervlak wordt belemmerd en mogelijk het pompen verstoord.

Een mogelijke oplossing om landverzakking te voorkomen zou zijn om gebruikte pekel zorgvuldig te mengen met afvalwater om een chemisch evenwicht met de natuurlijke pekel te bereiken, gaven de auteurs aan. Toekomstige studies zouden echter verder moeten onderzoeken wat de milieugevolgen van die strategie zijn.

Voor hun deel richten Williams en Vengosh hun aandacht op de oorsprong van lithium in de Salar de Uyuni. “We bouwen een geochemisch model om te begrijpen waarom lithium in die pekels is verrijkt,” legde Williams uit. “Wat is de bron? En wat is het mechanisme dat deze concentratie veroorzaakt?” Daarnaast werken Williams, Vengosh en Ph.D. student Hannah Wudke samen met een ander team van de Nicholas School—geleid door John O. Blackburn Distinguished Professor Erika Weinthal—om te begrijpen hoe lithium-brinewinning in de Salar de Uyuni de gezondheid en het welzijn van naburige inheemse gemeenschappen kan beïnvloeden.

“We beschouwen lithium als de toekomst voor energiezekerheid, dus we proberen het vanuit verschillende hoeken te analyseren om duurzame ontwikkeling en voorraden te waarborgen,” concludeerde Vengosh.