Gran parte del litio del mundo se encuentra en aguas saladas con una composición química fundamentalmente diferente a la de otras aguas naturalmente salinas, como el océano, según un estudio publicado el 23 de mayo en Science Advances . El hallazgo tiene implicaciones para las tecnologías de extracción de litio y la evaluación y gestión de aguas residuales.
El litio es un mineral crucial en el sector de las energías renovables. Alrededor del 40 % de la producción mundial de litio proviene de grandes salares en la Cordillera de los Andes centrales de Sudamérica y la meseta tibetana de Asia. En estas regiones áridas y de gran altitud, el litio se encuentra bajo la superficie en depósitos de sal, disuelto en agua extremadamente salina llamada salmuera .
«Descubrimos que el pH de las salmueras en estas regiones está determinado casi en su totalidad por el boro, a diferencia del agua de mar y otras aguas salinas comunes. Este es un panorama geoquímico totalmente diferente, como estudiar un planeta extraterrestre», afirmó Avner Vengosh, profesor distinguido de calidad ambiental y presidente de la División de Ciencias de la Tierra y el Clima de la Escuela de Medio Ambiente Nicholas de la Universidad de Duke, quien supervisó la investigación.
El pH de una solución mide su acidez o alcalinidad. En la mayoría de las aguas naturales , las reacciones químicas que involucran una molécula llamada carbonato determinan principalmente la capacidad de una solución para controlar los cambios de pH, una medida conocida como alcalinidad. Sin embargo, el equipo de Duke descubrió un escenario radicalmente diferente en el Salar de Uyuni, un gigantesco salar situado en la meseta boliviana, donde se encuentra bajo tierra el mayor depósito de salmuera de litio conocido del mundo.
Los investigadores analizaron el pH y la composición química de las salmueras y sales asociadas a una operación minera piloto en el Salar de Uyuni. La extracción de litio de las salinas tradicionalmente implica bombear salmuera natural del subsuelo a una serie de estanques superficiales poco profundos. El líquido se evapora de los sucesivos estanques, dejando una salmuera cada vez más concentrada que contiene litio y boro, además de sales indeseables. El litio se extrae finalmente en una planta de procesamiento.
El equipo descubrió que los niveles de pH en las muestras de salmuera natural del salar rondaban la neutralidad. En cambio, las muestras de salmuera de los estanques de evaporación eran altamente ácidas. El modelado computacional mostró que las altas concentraciones de boro eran los principales determinantes del pH en ambos casos.
En concreto, las salmueras naturales contienen altos niveles de boro en diferentes formas, incluyendo la molécula de ácido bórico y compuestos llamados boratos, cuya distribución relativa regula el pH. La evaporación en los estanques aumenta la concentración general de boro y desencadena la descomposición del ácido bórico, generando iones de hidrógeno que reducen el pH.
«A través de una cadena de reacciones geoquímicas, la alcalinidad del carbonato disminuye en la salmuera del Salar de Uyuni, mientras que la alcalinidad del boro se vuelve predominante», dijo el autor principal Gordon Williams, estudiante de doctorado en el Laboratorio Vengosh.
«La integración del análisis químico con el modelado geoquímico nos ayudó a cuantificar las diferentes estructuras moleculares del boro que contribuyen a la alcalinidad en estas salmueras de litio», agregó Paz Nativ, investigadora postdoctoral en el Laboratorio Vengosh.
Para corroborar sus hallazgos, el equipo recopiló datos de más de 300 análisis de salmueras ricas en litio de diversas salinas, incluidas las de Chile, Argentina y Bolivia (conocidas colectivamente como el Triángulo del Litio) y la meseta tibetana. El modelado mostró que el boro también ejerció la mayor influencia en la alcalinidad, y por ende, en el pH, en la mayoría de estas salmueras.
«Además de los nuevos datos que generamos, compilamos una base de datos geoquímica de salmueras de litio de todo el mundo y encontramos consistentemente que el boro es a menudo el componente predominante en la alcalinidad de la salmuera y controla el pH de la salmuera, lo que refuerza los resultados del Salar de Uyuni en Bolivia», explicó Williams.
Según los investigadores, esta investigación es la primera en demostrar la función del boro en el control de los cambios químicos que ocurren durante la evaporación de la salmuera de litio en las salinas. Los hallazgos podrían orientar las futuras tecnologías de minería de litio, a medida que los operadores exploran maneras de extraer litio de forma más eficiente y gestionar las aguas residuales de forma segura, añadieron.
Más información: El papel del boro en el control del pH de las salmueras de litio, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adw3268
