Tidak ada keraguan bahwa di tahun-tahun mendatang, kita akan membutuhkan banyak lithium. Pasar mobil listrik yang terus tumbuh, ditambah penyimpanan energi rumah tangga baru dan peternakan baterai skala besar, dan kurangnya teknologi apa pun yang lebih baik untuk penyimpanan daripada baterai lithium ion, menempatkan masa depan penyimpanan energi di tangan hanya beberapa tempat di sekitar dunia di mana logam alkali diekstraksi.
Awal dekade ini, para peneliti dari University of Michigan memproyeksikan pertumbuhan permintaan untuk lithium hingga tahun 2100. Jumlahnya sangat banyak — kemungkinan antara 12 juta hingga 20 juta metrik ton — tetapi para ilmuwan yang sama, serta yang lainnya, di USGS dan di tempat lain, memperkirakan bahwa simpanan global jauh melebihi angka-angka itu. Masalahnya bukanlah keberadaan litium di Bumi, tetapi mampu melakukannya. Sebagian besar yang kami gunakan saat ini berasal dari hanya beberapa sumber, sebagian besar di Chili dan Australia, yang menghasilkan 75 persen dari lithium yang digunakan dunia, dan juga oleh Argentina dan Cina, menurut penelitian USGS dari 2016.
Mencari untuk memecahkan masalah ini, ahli geologi Stanford mencari sumber baru dari logam. Mereka tahu itu berasal dari batuan vulkanik, dan mereka pergi ke gunung berapi terbesar yang bisa mereka temukan: Supervolcanoes, yang tampak bukan sebagai gunung dengan lubang di dalamnya, tetapi kaldera besar, lebar, berbentuk kuali di mana letusan skala besar terjadi jutaan tahun yang lalu. Di sana, mereka melihat konsentrasi tinggi lithium terkandung dalam jenis tanah liat vulkanik yang disebut hectorite. Para ahli geologi sudah tahu secara umum bahwa litium berasal dari batuan vulkanik, tetapi tim dari Stanford dapat mengukurnya di lokasi dan jumlah tak terduga yang membuka beragam situs potensial.
"Ternyata Anda tidak benar-benar membutuhkan konsentrasi lithium yang sangat tinggi di magma, " kata Gail Mahood, seorang profesor geologi Stanford dan penulis penelitian, di Nature Communications, tentang penemuan itu. “Banyak gunung berapi yang meletus di AS bagian barat akan memiliki cukup lithium untuk menghasilkan deposit ekonomi, selama letusannya cukup besar ... dan selama [itu] menciptakan situasi di mana Anda dapat memusatkan lithium yang telah larut batu. "
Lithium ditambang dari batuan putih ini, yang merupakan sedimen danau kaldera. (Tom Benson) Saat ini, sebagian besar lithium yang kami gunakan berasal dari air garam lithium — air tanah asin yang sarat dengan lithium. Batuan vulkanik melepaskan litiumnya sebagai air hujan atau air hidrotermal panas yang melepaskannya. Ini mengalir menurun ke lembah geologi besar di mana kerak bumi benar-benar membentang dan melorot. Ketika itu terjadi di daerah kering khususnya, air menguap lebih cepat daripada yang dapat menumpuk, dan Anda mendapatkan konsentrasi lithium yang lebih padat dan lebih padat. Inilah sebabnya mengapa deposit lithium terbaik sejauh ini ada di tempat-tempat seperti Clayton Valley, Nevada, dan Gurun Atacama Chili. Ini mengkonsolidasikan dalam air garam cair di bawah permukaan gurun kering, yang dipompa keluar dari tanah, lebih lanjut terkondensasi dalam kolam penguapan, dan diekstraksi dari air garam di pabrik kimia.
LeeAnn Munk, seorang ahli geologi di University of Alaska, telah bekerja selama bertahun-tahun untuk mengembangkan "resep geologis" dari kondisi di mana air garam lithium terbentuk, dan timnya telah menjadi orang pertama yang menggambarkan model deposit bijih ini — aksi vulkanik, struktur tektonik, iklim gersang, dll. Karyanya, yang sering memasangkannya dengan USGS, berfokus pada air garam.
Tetapi air garam hanyalah salah satu cara lithium ditemukan. Sudah diketahui bahwa logam dapat ditemukan di batuan padat yang disebut pegmatite, dan di hectorite. Hectorite bukan tanah liat seperti yang akan Anda gunakan untuk membuat pot, tetapi zat abu kering yang berlapis-lapis yang terbentuk karena aksi hidrotermal setelah gunung berapi meletus. Tanah liat menyerap dan membubuhkan litium yang telah terlepas dari batuan vulkanik. Karena gunung berapi ini sudah tua — yang paling terkenal, mungkin, adalah McDermitt Volcanic Field yang berusia 16 juta tahun di Kings Valley, Nevada — tanahnya telah bergeser, dan tanah liat itu sering ditemukan bukan di dalam baskom tetapi terbuka, di atas pegunungan pegunungan tinggi.
“[Mahood dan timnya] telah mengidentifikasi bagaimana litium disimpan di batuan vulkanik silika tinggi ini, ” kata Munk. “Ini membantu lebih jauh pemahaman kita tentang di mana lithium terjadi, di dalam Bumi. Jika kita tidak sepenuhnya memahami hal itu maka kita akan kesulitan menentukan berapa banyak lithium yang kita miliki, dan berapa banyak lithium yang sebenarnya dapat kita ekstrak. Mereka telah membantu meningkatkan pemahaman tentang keberadaan litium di kerak bumi. ”
Lokasi lain yang diidentifikasi oleh kelompok Mahood termasuk Sonora, Meksiko, kaldera Yellowstone, dan Pantelleria, sebuah pulau di Mediterania. Masing-masing menunjukkan konsentrasi lithium yang berbeda-beda, yang dapat dihubungkan oleh para peneliti dengan konsentrasi unsur rubidium dan zirkonium yang lebih mudah dideteksi, yang berarti di masa depan, itu dapat digunakan sebagai indikator dalam mencari lithium lebih lanjut.
Tapi ada yang lebih dari itu daripada hanya mencari situs superervolcano yang kaya lithium. "Masalahnya sekarang adalah bahwa sebenarnya tidak ada teknologi yang ada pada skala yang cukup besar untuk benar-benar menambang lithium dari tanah liat yang ekonomis, " kata Munk. "Itu bisa menjadi sesuatu yang terjadi di masa depan."
Mahood mengakui ini. "Sejauh yang saya tahu, orang belum mengerjakan proses skala komersial untuk mengeluarkan lithium dari hectorite, " katanya. "Ironi dari semua ini adalah, hectorite sedang ditambang sekarang, tetapi sebenarnya tidak ditambang untuk lithium. Untuk apa mereka menambangnya adalah hectorite sebagai tanah liat, dan lempung hectorite memiliki sifat yang tidak biasa karena mereka stabil pada suhu yang sangat tinggi. Jadi deposit di King's Valley sedang ditambang untuk saat ini adalah membuat lumpur pengeboran khusus yang digunakan dalam industri gas dan minyak bumi. "
Tetapi untuk mengekstrak lithium dari air garam juga mahal, terutama dalam jumlah air segar yang dibutuhkannya, di tempat-tempat di mana air langka. Mungkin ada banyak lithium untuk digunakan, kata Mahood, tetapi Anda tidak ingin semuanya berasal dari satu sumber. "Anda ingin itu datang dari tempat yang beragam baik dari negara maupun perusahaan, " katanya, "sehingga Anda tidak pernah disandera oleh praktik penetapan harga satu negara."
