Gezegenimizin Kalbinden Gelen Gizem: Uzaylı Kimya Mı?
Yeni araştırma, lityum açısından zengin tuzlu suların tipik tuzlu sulardan temelde farklı olarak borun hakim olduğu bir kimyaya sahip olduğunu ortaya koyuyor.
Science Advances dergisinde yayınlanan yeni bir çalışma şaşırtıcı bir gelişmeyi ortaya koyuyor: Dünyadaki lityumun büyük bir kısmı, okyanus gibi diğer doğal tuzlu sulardan farklı bir kimyaya sahip tuzlu sularda bulunuyor. Bu keşif, lityum madenciliğinin geleceğini yeniden şekillendirebilir ve çıkarma işlemlerinden kaynaklanan atık suyu yönetme şeklimizi iyileştirebilir.
Lityum, yenilenebilir enerji devrimine güç sağlamada hayati bir rol oynamaktadır. Küresel arzın yaklaşık yüzde 40’ı, Güney Amerika’daki And Dağları’nın yüksek kesimlerinde ve Asya’daki Tibet Platosu’nda bulunan ve salar olarak bilinen devasa tuz düzlüklerinden gelmektedir. Bu uzak ve kurak coğrafyalarda lityum kayadan çıkarılmamakta, bunun yerine tuzlu su olarak bilinen ve pırıl pırıl tuz yataklarının kabuğunun hemen altında gizlenen yüksek oranda tuzlu sudan oluşan yeraltı havuzlarında çözünmektedir.
“Bu bölgelerdeki tuzlu suların pH’ının, deniz suyu ve diğer yaygın tuzlu suların aksine, neredeyse tamamen bordan kaynaklandığını keşfettik. Bu, dünya dışı bir gezegeni incelemek gibi tamamen farklı bir jeokimyasal manzara” diyen Duke Üniversitesi Nicholas Çevre Okulu’nda çevre kalitesi profesörü ve Yer ve İklim Bilimleri Bölümü Başkanı Avner Vengosh, araştırmayı yönetti.
Salar de Uyuni Bolivya’da geniş bir tuz tavasıdır. Kredi: Avner Vengosh/Duke Üniversitesi Nicholas Çevre Okulu.
Bir çözeltinin pH değeri, ne kadar asidik veya alkali olduğunun bir ölçüsüdür. Çoğu doğal suda, karbonat adı verilen bir molekülü içeren kimyasal reaksiyonlar, bir çözeltinin pH’daki değişiklikleri kontrol etme yeteneğini yönetir – bu da alkalilik olarak bilinen bir ölçüdür. Ancak Duke ekibi, dünyanın bilinen en büyük lityum tuzlu su yatağının yeraltında bulunduğu Bolivya platosunda yer alan dev bir tuz tavası olan Salar de Uyuni’de dramatik bir şekilde farklı bir senaryoyu ortaya çıkardı.
Salar de Uyuni’den Bilgiler
Araştırmacılar, Salar de Uyuni’deki bir pilot madencilik operasyonuyla ilişkili tuzlu su ve tuzların pH ve kimyasını analiz etti. Tuz tavalarından lityum madenciliği geleneksel olarak doğal tuzlu suyun yeraltından bir dizi sığ, yer üstü havuzuna pompalanmasını içerir. Sıvı, birbirini takip eden havuzlardan buharlaşarak geride lityum ve bor ile istenmeyen tuzlar içeren giderek yoğunlaşan tuzlu su bırakır. Lityum sonunda bir işleme tesisinde çıkarılır.
Ekip, salarlardan alınan doğal tuzlu su örneklerindeki pH seviyelerinin nötr civarında seyrettiğini tespit etti. Buna karşılık, buharlaşma havuzlarından alınan tuzlu su örnekleri oldukça asidikti. Bilgisayar modellemesi, yüksek bor konsantrasyonlarının her iki durumda da pH’ın temel belirleyicisi olduğunu gösterdi.
Araştırmacılar Bolivya’daki Salar de Uyuni’de bulunan bunun gibi buharlaşma havuzlarından tuzlu su örnekleri aldılar. Kredi: Avner Vengosh/Duke Üniversitesi Nicholas Çevre Okulu.
Özellikle doğal tuzlu sular, borik asit molekülü ve borat adı verilen bileşikler de dahil olmak üzere farklı formlarda yüksek seviyelerde bor içerir ve bunların göreceli dağılımı pH’ı kontrol eder. Havuzlardaki buharlaşma toplam bor konsantrasyonunu artırır ve borik asidin parçalanmasını tetikleyerek pH’ı düşüren hidrojen iyonları üretir.
Vengosh Laboratuvarı’nda doktora öğrencisi olan başyazar Gordon Williams, “Bir jeokimyasal reaksiyonlar zinciri sayesinde, Salar de Uyuni’den gelen tuzlu suda karbonat alkalinitesi azalırken, bor alkalinitesi baskın hale geliyor” dedi.
Vengosh Laboratuarında doktora sonrası araştırmacı olan Paz Nativ, “Kimyasal analizin jeokimyasal modelleme ile entegrasyonu, bu lityum tuzlu sularında alkaliniteye katkıda bulunan borun farklı moleküler yapılarını ölçmemize yardımcı oldu” diye ekledi.
Lityum Madenciliği için Küresel Etkiler
Ekip, bulgularını desteklemek için Şili, Arjantin ve Bolivya – topluca Lityum Üçgeni olarak bilinir – ve Tibet Platosu da dahil olmak üzere çeşitli tuz tavalarından 300’den fazla lityum açısından zengin tuzlu su analizi hakkında veri topladı. Modelleme, borun bu tuzlu suların çoğunda da alkalinite ve dolayısıyla pH üzerinde en fazla etkiye sahip olduğunu gösterdi.
Williams, “Ürettiğimiz yeni verilere ek olarak, dünyanın dört bir yanından lityum tuzlu sularının jeokimyasal bir veri tabanını derledik ve tutarlı bir şekilde borun genellikle tuzlu su alkalinitesinde baskın bileşen olduğunu ve tuzlu su pH’ını kontrol ettiğini ve Bolivya’daki Salar de Uyuni’den elde edilen sonuçları güçlendirdiğini gördük” dedi.
Araştırmacılara göre bu araştırma, tuz tavalarında lityum tuzlu su buharlaşması sırasında meydana gelen kimyasal değişikliklerin kontrolünde borun rolünü gösteren ilk çalışmadır. Bulguların, operatörler lityumu daha verimli bir şekilde çıkarmanın ve atık suyu güvenli bir şekilde yönetmenin yollarını araştırdıkça gelecekteki lityum madenciliği teknolojileri hakkında bilgi verebileceğini de eklediler.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Teknoloji, Plastik Atık Şişeleri Lityum-İyon Piller İçin Polimerlere Dönüştürüyor