计算化学可以帮助解决智利的锂卤水争议

研究人员已经证明，锂卤水是一种水，而不是一种矿物，回答了围绕该元素开采争议的一个基本问题，尤其是在智利。

研究小组希望这一发现可以帮助减少污染锂开采对环境和人类的影响从卤水。随着电动汽车和电网存储需要更多的锂离子电池，以清洁能源缓解气候变化，锂开采正在从卤水和岩石中扩张。一个估计这表明2021年碳酸锂的需求将达到42.9万吨，是2016年的两倍多。到2030年，需求可能会翻两番。

他说，随着锂供应的扩大以满足市场需求，锂开采也在迅速扩张，随之而来的是环境问题阿米尔Razmjou他在澳大利亚悉尼科技大学领导了这项工作。“很明显(盐水就是水)，但没有科学的、同行评议的文件可以证明这一点。”

水还是水?

智利阿塔卡马盐沼(Salar de Atacama)是世界上主要的锂生产基地之一，占全球供应量的近四分之一。该盆地被群山环绕，数百万年的降雨聚集并形成咸水，被困在地下水库中。

两家公司——智利SQM和美国Albemarle——从盐滩下面将盐水泵入覆盖超过80公里的水池中²．在这里，数百万公升的水在太阳的热量下蒸发长达14个月，这使得浓缩氯化锂的获取成本低廉，并被加工成碳酸锂．

然而，越来越多的证据表明，盐水开采会影响泻湖和地下淡水储备，这些地方对农业和野生动物至关重要，也是神圣的文化遗址，这促使土著社区、环保主义者，甚至一些汽车公司要求改变。2019年在此期间，智利一家法院阻止了SQM扩大业务的申请，此前土著团体抗议该公司透支盐水，影响了水资源储备。

阿塔卡马的盐水含有25%的盐——大部分是这样钠而且钾．锂只占盐水含量的0.15%。剩下的75%是水。虽然盐水是水的一种，但这是一个棘手的问题。在智利，盐水传统上是作为一种矿产受到监管，由国家拥有，并向采矿公司发放许可证。这些公司都希望它能保持这种状态。

如果被官方指定为水，开采盐水将受到更严格的监管，并需要昂贵和能源密集型的提取方法，这将增加碳排放。与此同时，将盐水归为水可以让通常拥有水权的土著群体更有力地限制采矿扩张和盐水开采。

Razmjou说:“正确地将盐水定义为水，对于确保锂提取对电动汽车电池行业的影响最小化至关重要，而且不会被视为比气候变化的影响更严重:这是我们首先要解决的问题。”

计算清楚

为了回答盐水是否可以被归类为水的问题，Razmjou和他的同事们使用分子动力学软件对阿塔卡马盐沼的盐水和纯水进行了计算机模拟。结果表明，在这两种液体中，键的角度和长度，以及附着在离子上的分子的结构是相似的。

其他相似之处还包括水分子的原子不规则性、表面电荷密度和氢键数。简单的热力学计算表明，形成盐水所需的能量有99.1%来自水分子和离子-水键。

他说:“有充分的证据表明，这些卤水是含有各种类型和浓度的盐的水。英格丽德Garcés米拉斯他是智利安托法加斯塔大学研究锂可持续性的化学工程师。“我认为，公司必须假设他们是在使用有生命的系统，并明白这不是传统的采矿。他们必须改变这个过程。”

最近研究显示了过去20年该地区水量下降的趋势。自2013年以来，在sqm开采的土地上，植被萎缩，近三分之一的耐旱algarrobo树死亡，泻湖周围的土壤水分减少。一些研究人员认为当盐水被提取时，由于向下的压力梯度，更少的盐水会从其他储备中取代它——从人类、植物和动物(包括濒危的火烈鸟)所依赖的淡水泻湖中带走水。然而，铜矿开采用水和气候变化也可能起到一定作用。

社区活动人士说:“(盐水)是不可再生的，因为它是一种化石水，所以限制其开采绝对是当务之急，尤其是在世界上最易受气候影响的地区之一发生严重干旱的情况下。雷蒙Balcazar智利的圣佩德罗德阿塔卡马。他在一个由科学家和当地团体组成的网络中工作安第斯盐滩多民族天文台该项目追踪了“锂三角”地区(包括智利、阿根廷和玻利维亚)的环境变化。

Razmjou和他的同事认为直接锂萃取(DLE)技术可以提供一个解决方案。DLE的碳足迹低，使用先进的材料和膜只提取锂，这可以使无锂盐水注入地下。

但是Balcázar提醒人们要谨慎，建议在推荐替代方法之前，需要深入了解水文系统、将处理过的盐水重新注入地下水的影响以及采矿活动中使用淡水。他说，这是一个不断被忽视的复杂性和规模问题，我担心仅靠技术无法解决这个问题。