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Study finds the impact Lithium Brine Mining depends on how old the water is

14/07/22-FR-English-NL-footer

Une étude révèle que l'impact de l'extraction de la saumure au lithium dépend de l'âge de l'eau

Lithium brine miningImage-An abandoned road and brine Transitional Pool at the margin of the Salar de Atacama Halite Nucleus. Credit: UMass Amherst

Une nouvelle étude révolutionnaire récemment publiée dans la revue Earth's Future et dirigée par des chercheurs de l'Université du Massachusetts Amherst en collaboration avec l'Université d'Alaska Anchorage, est la première à rendre compte de manière exhaustive de l'impact hydrologique de l'extraction du lithium.

Étant donné que le lithium est le composant clé des batteries lithium-ion qui sont essentielles pour la transition des combustibles fossiles vers l'énergie verte, il est essentiel de bien comprendre comment obtenir de manière responsable le précieux élément.

Les études précédentes n'ont pas abordé deux des facteurs les plus importants pour déterminer si le lithium est obtenu de manière responsable : l'âge et la source de l'eau dans laquelle le lithium se trouve. Cette étude, la première du genre, est le résultat de plus d'une décennie de recherche, et cela suggère que la consommation totale d'eau dans le Salar de Atacama dépasse son réapprovisionnement, bien que, comme le souligne également l'équipe, l'impact de l'extraction du lithium lui-même soit relativement faible. L'exploitation minière du lithium représente moins de 10 % de l'utilisation de l'eau douce et son extraction de saumure n'est pas corrélée avec les changements des caractéristiques des eaux de surface ou du stockage de l'eau du bassin.

Le lithium, dit David Boutt, professeur de géosciences à UMass Amherst et l'un des co-auteurs de l'article, est un élément étrange. C'est le plus léger des métaux, mais il n'aime pas être sous une forme solide. Le lithium a tendance à se trouver dans des couches de cendres volcaniques, mais il réagit rapidement avec l'eau. Lorsque la pluie ou la fonte des neiges se déplace à travers les couches de cendres, le lithium s'infiltre dans les eaux souterraines, se déplaçant vers le bas jusqu'à ce qu'il se dépose dans un bassin plat où il reste en solution sous forme d'un mélange saumâtre d'eau et de lithium. Parce que cette saumure est très dense, elle se dépose souvent sous des poches d'eau douce de surface, qui flottent au-dessus du fluide riche en lithium en dessous. Ces lagons d'eau douce deviennent souvent des refuges pour des écosystèmes uniques et fragiles et des espèces emblématiques comme les flamants roses.

Plus de 40 % des gisements de lithium éprouvés dans le monde sont situés dans le Salar de Atacama, un désert de sel chilien massif et aride couvrant environ 850 miles carrés, et le site de la recherche. Le Salar de Atacama abrite un certain nombre de réserves fauniques uniques sur le plan écologique et est également le foyer ancestral de plusieurs communautés indigènes Atacameño, avec lesquelles l'équipe de l'UMass a travaillé. Parce que les marais salants sont si sensibles sur le plan écologique et dépendent d'approvisionnements rares en eau douce, l'utilisation de l'eau dans le Salar de Atacama risque de perturber à la fois la santé écologique de la région et les modes de vie indigènes.

Et pourtant, jusqu'à présent, il n'y a pas eu d'approche globale pour mesurer l'utilisation de l'eau ou l'impact de l'extraction du lithium dans le Salar de Atacama.

Hydrologie complexe dans le salar chilien

"Pour comprendre l'effet environnemental de l'extraction du lithium", déclare Brendan Moran, chercheur postdoctoral en géosciences à l'UMass Amherst et auteur principal de l'article, "nous devons comprendre l'hydrologie dans la région où se trouve le lithium. Cette hydrologie est beaucoup plus complexe que ce que les chercheurs précédents lui ont attribué. »

Pour illustrer la complexité et l'idée fausse précédente sur l'hydrologie du Salar de Atacama, Moran et Boutt s'appuient sur la métaphore d'un compte bancaire. Imaginez que vous receviez un chèque de paie chaque mois; lorsque vous allez équilibrer votre chéquier, tant que vos dépenses mensuelles ne dépassent pas votre revenu mensuel, vous êtes financièrement viable. Des études antérieures sur le Salar de Atacama ont supposé que les précipitations peu fréquentes et le ruissellement saisonnier des chaînes de montagnes qui l'entourent étaient seuls responsables des niveaux d'eau dans les salines, mais il s'avère que cette hypothèse est incorrecte.

En utilisant une variété de traceurs d'eau qui peuvent suivre le chemin que l'eau emprunte pour se rendre au Salar de Atacama ainsi que l'âge moyen de l'eau dans différents plans d'eau, y compris les eaux de surface et les aquifères souterrains, Moran et ses collègues ont découvert que bien que localisées, les précipitations récentes sont d'une importance cruciale, plus de la moitié de l'eau douce alimentant les zones humides et les lagunes a au moins 60 ans. "Parce que ces régions sont si sèches et que les eaux souterraines sont si anciennes", explique Moran, "le système hydrologique global réagit très lentement aux changements de climat, d'hydrologie et d'utilisation de l'eau". Dans le même temps, les changements climatiques à court terme, tels que les récentes sécheresses majeures et les précipitations extrêmes, peuvent entraîner des changements substantiels et rapides des eaux de surface et des habitats fragiles qu'elles abritent. Étant donné que le changement climatique est susceptible de provoquer des sécheresses plus graves dans la région, il pourrait peser davantage sur le bilan hydrique de la région.

Pour revenir à la métaphore comptable, le salaire diminue probablement et ne vient pas mensuellement, mais sur une période d'au moins 60 ans, ce qui signifie que les chercheurs doivent surveiller l'utilisation de l'eau sur une échelle de temps beaucoup plus longue qu'ils ne le font actuellement. , tout en prêtant attention aux événements majeurs, comme les sécheresses, dans la région.

Un suivi hydrologique complet nécessite des outils complémentaires couplés à ces traceurs géochimiques. Les équipes de l'UMass et de l'UAA ont utilisé les données d'utilisation de l'eau du gouvernement chilien et l'imagerie satellite, ce qui leur a permis d'évaluer l'étendue changeante des zones humides au cours des 40 dernières années, les pluviomètres et les mesures par satellite pour déterminer les changements de précipitations au cours de la même période.

Étant donné le temps qu'il faut pour que les eaux souterraines se déplacent dans le bassin, "les effets de la surutilisation de l'eau peuvent encore se propager dans le système et doivent être surveillés de près", déclare Moran, "les impacts potentiels pourraient durer des décennies dans le futur. .”

En fin de compte, ce cadre global, qui a été financé par BMW Group et BASF, est applicable bien au-delà du Salar de Atacama. "C'est une approche moderne de la gestion de l'eau", déclare Boutt.
NJC.© Infos University of Massachusetts Amherst

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14/07/22-English

Study finds the impact Lithium Brine Mining depends on how old the water is

Lithium brine miningImage-An abandoned road and brine Transitional Pool at the margin of the Salar de Atacama Halite Nucleus. Credit: UMass Amherst

A ground-breaking new study recently published in the journal Earth’s Future and led by researchers at the University of Massachusetts Amherst in collaboration with the University of Alaska Anchorage, is the first to comprehensively account for the hydrological impact of lithium mining.

Since lithium is the key component of the lithium-ion batteries that are crucial for the transition away from fossil fuels and towards green energy, it is critical to fully understand how to responsibly obtain the precious element.

Previous studies have not addressed two of the most important factors in determining whether lithium is obtained responsibly: the age and source of the water the lithium is found in. This first-of-its-kind study is the result of more than a decade of research, and it suggests that total water usage in the Salar de Atacama is exceeding its resupply—though, as the team also points out, the impact of lithium mining itself is comparatively small. Lithium mining accounts for less than 10% of freshwater usage and its brine extraction does not correlate with changes in either surface-water features or basin-water storage.

Lithium, says David Boutt, professor of geosciences at UMass Amherst and one of the paper’s co-authors, is a strange element. It’s the lightest of the metals, but it doesn’t like to be in a solid form. Lithium tends to occur in layers of volcanic ash, but it reacts quickly with water. When rain or snowmelt moves through the ash layers, lithium leaches into the groundwater, moving downhill until it settles in a flat basin where it remains in solution as a briny mix of water and lithium. Because this brine is very dense, it often settles beneath pockets of fresh surface water, which float on top of the lithium-rich fluid below. These fresh-water lagoons often become havens for unique and fragile ecosystems and iconic species such as flamingos.

More than 40 percent of the world’s proven lithium deposits are located in the Salar de Atacama, a massive, arid Chilean salt flat encompassing approximately 850 square miles, and the site of the research. The Salar de Atacama is host to a number of ecologically unique wildlife preserves and is also the ancestral home of several Atacameño indigenous communities, with whom the UMass team worked. Because the salt flats are so ecologically sensitive and depend on scarce supplies of fresh water, the use of water in the Salar de Atacama runs the risk of disturbing both the ecological health of the region and the indigenous ways of life.

And yet, up until now, there has been no comprehensive approach to gauging water use or lithium mining’s impact in the Salar de Atacama.

Complex Hydrology in Chilean salt flat

“To understand the environmental effect of lithium mining,” says Brendan Moran, a postdoctoral research associate in geosciences at UMass Amherst and the lead author of the paper, “we need to understand the hydrology in the region the lithium is found. That hydrology is much more complex than previous researchers have given it credit for.”

To illustrate the complexity, and the previous misconception about the Salar de Atacama’s hydrology, Moran and Boutt draw on the metaphor of a bank account. Imagine that you get a pay check every month; when you go to balance your chequebook, as long as your monthly expenditures don’t exceed your monthly income, you are financially sustainable. Previous studies of the Salar de Atacama have assumed that the infrequent rainfall and seasonal runoff from the mountain ranges that ring it were solely responsible for the water levels in the salt flats, but it turns out that assumption is incorrect.

Using a variety of water tracers that can track the path that water takes on its way to the Salar de Atacama as well as the average age of water within different water bodies, including surface waters and sub-surface aquifers, Moran and his colleagues discovered that though localized, recent rainfall is critically important, more than half of the freshwater feeding the wetlands and lagoons is at least 60 years old. “Because these regions are so dry, and the groundwater so old,” says Moran, “the overall hydrological system responds very slowly to changes in climate, hydrology and water usage.” At the same time, short-term climate changes, such as the recent major drought and extreme precipitation events, can cause substantial and rapid changes to the surface water and the fragile habitats they sustain. Given that climate change is likely to cause more severe droughts over the region, it could further stress the area’s water budget.

To return to the accounting metaphor, the paycheck is likely getting smaller and isn’t coming monthly, but over a period of at least 60 years, which means that researchers need to be monitoring water usage on a much longer time scale than they currently do, while also paying attention to major events, like droughts, in the region.

Complete hydrological monitoring requires additional tools paired with these geochemical tracers. The UMass and UAA teams used water usage data from the Chilean government, and satellite imagery, which allowed them to assess the changing extent of wetlands over the past 40 years, rain gauges, and satellite measurements to determine changes in precipitation over the same period.

Given how long it takes for groundwater to move within the basin, “The effects of water over-use may still be making their way through the system and need to be closely monitored,” says Moran, “potential impacts could last decades into the future.”

Ultimately, this comprehensive framework, which was funded by BMW Group and BASF, is applicable far beyond the Salar de Atacama. “It’s a modern approach to water management,” says Boutt.
NJC.©  Info University of Massachusetts Amherst

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14/07/22-NL

Uit onderzoek blijkt dat de impact van lithium-pekelwinning afhankelijk is van hoe oud het water is

Lithium brine miningImage-An abandoned road and brine Transitional Pool at the margin of the Salar de Atacama Halite Nucleus. Credit: UMass Amherst

Een baanbrekende nieuwe studie die onlangs is gepubliceerd in het tijdschrift Earth's Future en geleid door onderzoekers van de University of Massachusetts Amherst in samenwerking met de University of Alaska Anchorage, is de eerste die de hydrologische impact van lithiummijnbouw volledig verklaart.

Aangezien lithium het belangrijkste onderdeel is van de lithium-ionbatterijen die cruciaal zijn voor de overgang van fossiele brandstoffen naar groene energie, is het van cruciaal belang om volledig te begrijpen hoe het kostbare element op verantwoorde wijze kan worden verkregen.

Eerdere studies hebben geen aandacht besteed aan twee van de belangrijkste factoren om te bepalen of lithium op verantwoorde wijze wordt verkregen: de leeftijd en de bron van het water waarin het lithium wordt aangetroffen. Deze eerste studie in zijn soort is het resultaat van meer dan een decennium van onderzoek, en het suggereert dat het totale waterverbruik in de Salar de Atacama de bevoorrading overschrijdt, hoewel, zoals het team ook aangeeft, de impact van lithiumwinning zelf relatief klein is. Lithiumwinning is goed voor minder dan 10% van het zoetwatergebruik en de winning van pekel houdt geen verband met veranderingen in oppervlaktewaterkenmerken of bekkenwateropslag.

Lithium, zegt David Boutt, hoogleraar geowetenschappen aan de UMass Amherst en een van de co-auteurs van het artikel, is een vreemd element. Het is de lichtste van de metalen, maar het houdt er niet van om in een vaste vorm te zijn. Lithium komt meestal voor in lagen vulkanische as, maar reageert snel met water. Wanneer regen of gesmolten sneeuw door de aslagen beweegt, lekt lithium uit in het grondwater, bergafwaarts totdat het bezinkt in een vlak bassin waar het in oplossing blijft als een zilte mix van water en lithium. Omdat deze pekel zeer dicht is, bezinkt hij vaak onder zakken zoet oppervlaktewater, die bovenop de lithiumrijke vloeistof eronder drijven. Deze zoetwaterlagunes worden vaak toevluchtsoorden voor unieke en kwetsbare ecosystemen en iconische soorten zoals flamingo's.

Meer dan 40 procent van 's werelds bewezen lithiumafzettingen bevinden zich in de Salar de Atacama, een enorme, dorre Chileense zoutvlakte van ongeveer 850 vierkante mijl, en de locatie van het onderzoek. De Salar de Atacama herbergt een aantal ecologisch unieke natuurreservaten en is ook het voorouderlijk huis van verschillende inheemse gemeenschappen van Atacameño, met wie het UMass-team heeft samengewerkt. Omdat de zoutpannen zo ecologisch kwetsbaar zijn en afhankelijk zijn van schaarse zoetwatervoorraden, loopt het gebruik van water in de Salar de Atacama het risico zowel de ecologische gezondheid van de regio als de inheemse manier van leven te verstoren.

En toch was er tot nu toe geen alomvattende benadering om het watergebruik of de impact van lithiumwinning in de Salar de Atacama te meten.

Complexe hydrologie in Chileense zoutvlakte

"Om het milieu-effect van lithiumwinning te begrijpen", zegt Brendan Moran, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in geowetenschappen aan de UMass Amherst en de hoofdauteur van het artikel, "moeten we de hydrologie begrijpen in de regio waarin het lithium wordt gevonden. Die hydrologie is veel complexer dan eerdere onderzoekers hebben beweerd.”

Om de complexiteit en de eerdere misvatting over de hydrologie van de Salar de Atacama te illustreren, putten Moran en Boutt uit de metafoor van een bankrekening. Stel je voor dat je elke maand een salaris krijgt; wanneer u uw chequeboek gaat balanceren, zolang uw maandelijkse uitgaven uw maandelijkse inkomen niet overschrijden, bent u financieel duurzaam. Eerdere studies van de Salar de Atacama gingen ervan uit dat de zeldzame regenval en seizoensgebonden afvoer van de bergketens die het omringen de enige verantwoordelijke waren voor de waterstanden in de zoutvlakten, maar het blijkt dat die veronderstelling onjuist is.

Met behulp van een verscheidenheid aan watertracers die het pad kunnen volgen dat water aflegt op weg naar de Salar de Atacama, evenals de gemiddelde leeftijd van water in verschillende waterlichamen, inclusief oppervlaktewateren en ondergrondse watervoerende lagen, ontdekten Moran en zijn collega's dat hoewel lokale regenval van cruciaal belang is, is meer dan de helft van het zoete water dat de wetlands en lagunes voedt minstens 60 jaar oud. "Omdat deze regio's zo droog zijn en het grondwater zo oud", zegt Moran, "reageert het algehele hydrologische systeem heel langzaam op veranderingen in klimaat, hydrologie en watergebruik." Tegelijkertijd kunnen klimaatveranderingen op korte termijn, zoals de recente grote droogte en extreme neerslaggebeurtenissen, aanzienlijke en snelle veranderingen veroorzaken in het oppervlaktewater en de kwetsbare habitats die ze in stand houden. Gezien het feit dat klimaatverandering waarschijnlijk meer ernstige droogtes in de regio zal veroorzaken, kan dit de waterbegroting van het gebied verder onder druk zetten.

Om terug te keren naar de boekhoudkundige metafoor: het salaris wordt waarschijnlijk kleiner en komt niet maandelijks, maar over een periode van minstens 60 jaar, wat betekent dat onderzoekers het waterverbruik op een veel langere tijdschaal moeten monitoren dan ze momenteel doen , terwijl ook aandacht wordt besteed aan grote gebeurtenissen, zoals droogtes, in de regio.

Voor volledige hydrologische monitoring zijn aanvullende tools nodig in combinatie met deze geochemische tracers. De UMass- en UAA-teams gebruikten watergebruiksgegevens van de Chileense overheid en satellietbeelden, waardoor ze de veranderende omvang van wetlands in de afgelopen 40 jaar, regenmeters en satellietmetingen konden beoordelen om veranderingen in neerslag in dezelfde periode te bepalen.

Gezien hoe lang het duurt voordat grondwater zich in het bassin verplaatst, "kunnen de effecten van overmatig watergebruik nog steeds hun weg vinden door het systeem en moeten ze nauwlettend worden gevolgd", zegt Moran, "de potentiële effecten kunnen tientallen jaren in de toekomst aanhouden .”

Uiteindelijk is dit uitgebreide raamwerk, dat werd gefinancierd door BMW Group en BASF, van toepassing tot ver buiten de Salar de Atacama. "Het is een moderne benadering van waterbeheer", zegt Boutt.
NJC.© Info University of Massachusetts Amherst

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Date de dernière mise à jour : 14/07/2022

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