Добыча лития в Боливии: цена «зеленого» будущего планеты

В Боливии, на высокогорном плато Анд, раскинулся солончак Уюни – крупнейшее в мире известное месторождение лития. Этот обширный солончак, занимающий тысячи квадратных миль, большую часть года покрыт белоснежной коркой соляных кристаллов. В сезон дождей вода скапливается на поверхности, отражая окружающие горы и небо, создавая завораживающие пейзажи.

Авнер Венгош, заведующий кафедрой качества окружающей среды в Школе окружающей среды имени Николаса при Университете Дьюка, отмечает, что солончак Уюни является волшебным местом для путешественников со всего мира, которых привлекают цвета, отражения и этот бесконечный белый пейзаж. Однако, большинство туристов не подозревают о том, что прямо под их ногами, в насыщенном соляном растворе, скрываются огромные запасы лития. Этот нетронутый ресурс, заключенный в отложениях и солях на глубине от нескольких футов до более 160 футов, потенциально может стать ключевым элементом для сектора возобновляемой энергетики.

В течение последних нескольких лет Авнер Венгош, который также возглавляет Отдел наук о Земле и климате в Школе Николаса, и аспирант Гордон Уильямс занимаются изучением потенциальных последствий добычи лития для окружающей среды и здоровья человека, как в США, так и за рубежом. В январском выпуске журнала Environmental Science & Technology Letters они опубликовали результаты первого тщательного химического анализа сточных вод, связанных с добычей литиевого рассола на солончаке Уюни. Их выводы могут лечь в основу стратегий по более устойчивому управлению будущими горнодобывающими операциями и защите хрупкой экосистемы солончака.

Добыча лития из рассола в настоящее время представляет собой многоступенчатый процесс. Рассол выкачивается из-под поверхности в серию неглубоких наземных испарительных прудов. По мере испарения жидкости в последовательных прудах нежелательные соли выпадают в осадок. Концентрация лития в рассоле, напротив, увеличивается на каждом этапе. Затем концентрированный литий перемещается из испарительных прудов на близлежащий завод для переработки в карбонат лития – материал, используемый в аккумуляторных батареях.

В настоящее время добыча лития на солончаке Уюни находится на начальной стадии. Однако исследования показывают, что долгосрочная добыча литиевых рассолов на других солончаках, например, на солончаке Атакама в Чили, может привести к снижению уровня грунтовых вод и проседанию грунта. По словам Венгоша, такие последствия могут повлиять на будущее добычи лития на солончаке Уюни.

В рамках своего исследования Уильямс и Венгош проанализировали химический состав литиевого рассола и отходов, связанных с экспериментальной добычей на солончаке Уюни. В частности, их интересовало определение кислотности и наличие микроэлементов, таких как мышьяк – токсичный металл, который может вызывать различные проблемы со здоровьем у людей и диких животных. Образцы с места добычи включали природный рассол, откачанный из-под земли; рассол из восьми испарительных прудов; и сточные воды с завода по переработке лития.

В образцах природного рассола группа исследователей зафиксировала уровень мышьяка от 1 до 9 частей на миллион, а также относительно нейтральную кислотность. Для сравнения, рассол из испарительных прудов становился все более кислым по мере увеличения концентрации. Уровень мышьяка также резко возрастал от пруда к пруду. Например, в последнем пруду уровень мышьяка достиг почти 50 частей на миллион – примерно в 1400 раз выше, чем эталонный показатель, считающийся экологически приемлемым Агентством по охране окружающей среды США.

Авнер Венгош констатирует, что этот уровень мышьяка чрезвычайно высок. Он сообщает, что его группа работала по всему миру – в Африке, Европе, Вьетнаме, Индии – и он не думает, что они когда-либо измеряли такой уровень мышьяка.

Как отмечают авторы исследования, утечка или преднамеренный сброс рассола из испарительных прудов в окружающий солончак может негативно повлиять на дикую природу. Уильямс указывает на риск биоаккумуляции – процесса, при котором химические вещества накапливаются в организмах с течением времени, что может иметь пагубные последствия. Например, фламинго питаются местными артемиями, которые чувствительны к мышьяку при уровне выше 8 частей на миллион.

Исследователи также обнаружили, что уровень бора, который потенциально может оказывать воздействие на здоровье в зависимости от характера воздействия, увеличивался от пруда к пруду. Напротив, сточные воды с завода по переработке лития показали относительно низкий уровень бора и мышьяка, аналогичный, а в некоторых случаях и более низкий, чем уровни, обнаруженные в природных рассолах.

Кроме того, Уильямс и Венгош исследовали потенциальные последствия забора отработанного рассола (то есть рассола, оставшегося после удаления лития) или сточных вод от переработки лития и закачивания их обратно в литиевое месторождение. Представители литиевой промышленности утверждают, что эти подходы могут противодействовать проседанию грунта.

Исследователи обнаружили, что оба метода закачки будут иметь нежелательные последствия. Например, отработанный рассол, вероятно, будет плохо смешиваться с природным рассолом, препятствуя потоку рассола под поверхностью и потенциально мешая откачке. С другой стороны, закачка сточных вод обратно в месторождение может разбавить литиевый ресурс.

Одним из потенциальных решений для предотвращения проседания грунта, как отмечают авторы, может быть тщательное смешивание отработанного рассола со сточными водами для достижения химического баланса с природным рассолом. Однако, добавляют они, будущие исследования должны дополнительно изучить экологические последствия этой стратегии.

Уильямс и Венгош в настоящее время сосредотачивают свое внимание на происхождении лития на солончаке Уюни. Уильямс сообщает, что они создают геохимическую модель, чтобы понять, почему литий обогащается в этих рассолах, а так же каков источник и механизм, вызывающий эту концентрацию.

Кроме того, Уильямс, Венгош и аспирантка Ханна Вудке сотрудничают с другой группой Школы Николаса, возглавляемой заслуженным профессором Джоном О. Блэкберном Эрикой Вайнтал, чтобы понять, как добыча литиевого рассола на солончаке Уюни может повлиять на здоровье и благополучие соседних коренных общин.

Авнер Венгош заявляет, что они рассматривают литий как будущее энергетической безопасности, поэтому они пытаются проанализировать его с разных сторон, чтобы обеспечить устойчивое развитие и поставки.