计算化学可以帮助解决智利锂盐水的争议

研究人员已经证明，锂盐水是一种水，而不是一种矿物，这回答了围绕该元素提取争议的一个基本问题，尤其是在智利。

该研究小组希望这一发现能够帮助将这种现象最小化锂矿业的环境和人体影响从盐水。锂矿业正在扩展，既从盐水和岩石中膨胀，电动车辆和电网储存需要更多锂离子电池，以减轻气候变化与清洁能量。一个估计预计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。

“随着锂供应满足市场需求的扩大，锂矿开采也在迅速扩大，随之而来的是环境问题，”他说Amir Razmjou.在澳大利亚悉尼理工大学悉尼谁领导了这项工作。“很明显[盐水是水]但没有一个科学的同行评审文件，证明了它。

水或不呢?

智利萨尔德阿塔卡马的巨大盐是世界主要锂生产基地之一，占全球供应的近四分之一。盆地周围环绕着山脉，允许在数百万年降雨来收集和形成咸的盐水，陷入地下水库。

两家公司 - 智利SQM和美国的Albemarle - 从盐下方的泵浦盐水放入覆盖80公里的游泳池²。在这里，在太阳的热量下，数百万升水蒸发最多14个月，使其能够获得浓缩的氯化锂，将其加工成碳酸锂。

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，促使土著社区、环保主义者甚至一些汽车公司要求改变。2019年在智利，一家法院否决了SQM扩大业务的申请，此前土著团体抗议该公司过度使用卤水，影响了水资源储备。

阿塔卡马的盐水含有25%的盐分——大部分钠和钾。锂只占盐水含量的0.15%。剩下的75%是水。虽然很明显，盐水是一种水，但这是一个棘手的问题。在智利，盐水传统上被视为一种矿产，由国家拥有，并向矿业公司颁发许可证。这些公司都希望保持这种状态。

如果正式指定为水，采矿盐水将在更严格的调节下落下，需要昂贵和能量密集的提取方法 - 这将增加碳排放。与此同时，将盐水分类为水可以给予土着群体，谁通常持有水权，更强大的声音限制采矿扩张和盐水提取。

‘Working with the proper definition of brine as water is critical for ensuring that the impacts of lithium extraction feeding the electric vehicle battery industry are minimised, and not seen as more severe than the impacts of climate change: the problem we are trying to solve in the first place,’ says Razmjou.

计算清晰度

为了回答盐水是否可以被归为水的问题，Razmjou和他的同事使用分子动力学软件对阿塔卡马盐湖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，键角和键长，以及与离子相连的分子结构都是相似的。

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中，有99.1%来自水分子、离子和水的化学键。

“证据是压倒性地支持盐水是水中的水，含有各种类型和浓度的水，”IngridGarcésMillas.他是智利安托法加斯塔大学(University of Antofagasta)研究锂可持续性的化学工程师。他说，我认为，企业必须假设他们是在与生命系统打交道，并明白这不是传统的采矿。他们必须改变这一过程。

最近研究在过去20年中显示了该地区的趋势水下降​​。植被缩减，近三分之一的耐旱性喀拉沃鸟树已经死于平方米的土地上，自2013年以来，泻湖周围的土壤具有较少的水分。一些研究者认为当盐水被提取出来时，由于向下的压力梯度，更少的盐水会从其他储量中替代它——从人类、植物和动物(包括濒危的火烈鸟)赖以生存的淡水湖中带走水。然而，铜矿开采用水和气候变化也可能起到一定作用。

“盐水”不是可再生的，因为它是一种化石水，因此绝对迫切地限制其提取，特别是在世界上最具气候脆弱地区之一的严重干旱的背景下，“社区活动家雷蒙Balcazar来自智利圣佩德罗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Andean Salts Plants的多民族天文台该项目追踪了由智利、阿根廷和玻利维亚组成的“锂三角”的环境变化。

razmjou和他的同事表明，直接锂电萃取（DLE）技术可以提供解决方案。DLE具有低碳占地面积，仅使用先进材料和膜提取锂，这可能使锂离卤水注入地下。

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