Большая часть мировых запасов лития содержится в соленых водах, чей химический состав радикально отличается от океана или других природных рассолов. К такому выводу пришли ученые, опубликовавшие исследование в Science Advances. Это открытие меняет представления о добыче лития и управлении промышленными стоками.

Литий — ключевой элемент для возобновляемой энергетики. Около 40% его мирового производства получают из гигантских соляных равнин — саларов — в Андах и на Тибетском нагорье. Там, под слоями соли, залегают насыщенные литием рассолы.

Мы выяснили, что pH этих вод почти полностью зависит от бора, а не от карбонатов, как в морской воде. Это другой геохимический мир — будто изучаешь инопланетную среду, — говорит Авнер Венгош, профессор Университета Дьюка, руководивший исследованием.

Обычно кислотность воды определяют реакции с участием карбонатов. Но в солончаке Уюни в Боливии, где находится крупнейшее месторождение лития, все иначе. Ученые проанализировали пробы рассолов из шахт и испарительных бассейнов, где добывают литий.

Оказалось:

• Природные рассолы нейтральны, а в испарительных бассейнах вода резко кислеет.
• Виной всему бор: его концентрация растет при испарении, разрушается борная кислота, выделяя ионы водорода.

Карбонатная щелочность здесь уступает бороной, — объясняет Гордон Уильямс, ведущий автор.

Данные по 300 пробам из Чили, Аргентины и Тибета подтвердили — бор главный регулятор pH.

Это первое исследование, показавшее роль бора в химии литиевых рассолов. Результаты помогут усовершенствовать добычу и очистку сточных вод.

Открытие переворачивает устоявшиеся модели геохимии рассолов. Понимание роли бора:

• Позволит точнее прогнозировать поведение рассолов при испарении, снижая затраты на литий.
• Упростит очистку сточных вод — теперь ясно, почему традиционные методы нейтрализации дают сбои.
• Может раскрыть новые месторождения: если бор — маркер литиеносных вод, его аномалии станут ориентиром для поиска.

Отметим также, что исследование охватило лишь крупные салары, игнорируя менее значимые месторождения. Не факт, что бор играет ту же роль в регионах с иной геологией — например, в вулканических озерах Африки.

Ранее ученые нашли способ быстрее добывать литий.