Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass aktuelle globale Wasserressourcenmodelle die Menge an Süßwasser, die für den Lithiumabbau im südamerikanischen Lithiumdreieck, einem wichtigen Knotenpunkt für die globale Batterieversorgung, zur Verfügung steht, deutlich überschätzen. Mithilfe spezieller Modelle stellten Wissenschaftler fest, dass die Süßwasserzuflüsse zehnmal geringer waren als bisher angenommen, was ein hohes Risiko für lokale Ökosysteme und indigene Gemeinschaften darstellt. Mit der steigenden Nachfrage nach Lithium steigt auch die Dringlichkeit für Industrie, Regierungen und Gemeinden, bei der nachhaltigen Wasserbewirtschaftung zusammenzuarbeiten, insbesondere da neue Bergbaumethoden mehr Wasser verbrauchen.

Ein besseres Verständnis der komplexen Hydrologie von Trockengebieten wird Umweltmanagern die Informationen liefern, die sie benötigen, um optimale Entscheidungen zu treffen. Bildnachweis: DavidBoutt

Neue Untersuchungen zum Lithiumabbau im südamerikanischen „Lithiumdreieck“, das Chile, Argentinien und Bolivien umfasst und mehr als die Hälfte der weltweiten Lithiumressourcen enthält, zeigen, dass aktuelle Modelle zur Schätzung der Wasserverfügbarkeit und der Umweltauswirkungen ernsthaft fehlerhaft sind.

Laut einer heute (26. März) in Communications Earth & Environment veröffentlichten Studie überschätzen diese Modelle das verfügbare Süßwasser um mehr als eine Größenordnung. Tatsächlich gibt es in diesen Becken viel weniger Wasser als bisher angenommen. Lithium ist ein wesentlicher Bestandteil von Batterien, der den Übergang zu sauberer Energie vorantreibt, und da die Nachfrage nach Lithium in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich um das 40-fache steigen wird, unterstreichen die Ergebnisse die dringende Notwendigkeit, dass lokale Gemeinden, Regulierungsbehörden und die Bergbauindustrie zusammenarbeiten, um eine nachhaltige Nutzung der Wasserressourcen sicherzustellen.

Eine verlassene Straße und ein Salzwasserübergangsbecken am Rande der Atacama-Salzebene. Bildquelle: University of Massachusetts Amherst

Lithium sei ein ungewöhnliches Element, erklärte David Boutt, Professor für Geowissenschaften an der UMass Amherst und leitender Autor der Studie. Es ist das leichteste Metall, kann aber nicht stabil bleiben.

Im Lithiumdreieck kommt Lithium häufig in Schichten vulkanischer Asche vor, wo es mit Wasser reagiert. Wenn Regen oder schmelzender Schnee in diese Schichten eindringt, gelangt Lithium ins Grundwasser, fließt Berge hinab und sammelt sich schließlich in flachen Wüstenbecken. Dort löst sich das Lithium als dichte, lithiumreiche Sole auf. Da dieses Salzwasser schwerer als Süßwasser ist, versinkt es unter Oberflächenwassertaschen und bildet geschichtete Lagunen, die fragile Ökosysteme beherbergen.

Die meisten Lithiumvorkommen der Welt befinden sich in extrem trockenen Salzwiesen wie dem Salar de Atacama in Chile. Bildnachweis: DavidBoutt

Diese Lagunen dienen oft als Zufluchtsorte für einzigartige und fragile Ökosysteme und ikonische Arten wie Flamingos und sind für die lokale Gemeinschaft von entscheidender Bedeutung, einschließlich der Ureinwohner, die das Lithium-Dreieck seit langem als ihr Zuhause bezeichnen. Jede Nutzung von Süßwasser kann die ökologische Gesundheit und die indigene Lebensweise der Region stören – hier kommen Butt und sein Team ins Spiel, die zuvor über das Alter und den Lebenszyklus von Wasser im Lithiumdreieck veröffentlicht haben.

„Wir haben uns 28 verschiedene Becken im Lithiumdreieck angesehen“, sagte Hauptautor Alexander Kirshen, der die Studie als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der University of Massachusetts Amherst durchführte. „Wir wollten verstehen, wie knapp Süßwasser ist.“

Dies ist keine leichte Aufgabe, da diese Becken in extrem hohen, trockenen und relativ abgelegenen Gebieten der Anden liegen. Das Lithium-Dreieck erstreckt sich über mehr als 160.000 Quadratmeilen und verfügt über wenige Sensoren und Überwachungsstationen, um Faktoren wie Abfluss und Niederschlag zu verfolgen.

Die meisten Lithiumvorkommen der Welt sowie andere wichtige Elemente befinden sich in umweltsensiblen Trockengebieten wie den trockenen Anden. Bildnachweis: DavidBoutt

„Das Klima und die hydrologischen Bedingungen im Lithiumdreieck sind schwer zu verstehen“, sagte Boot, daher verlassen sich Wissenschaftler und Ingenieure auf globale Wassermodelle, um die Wasserverfügbarkeit und die Umweltauswirkungen des Lithiumabbaus im Lithiumdreieck bestmöglich abzuschätzen. Die beiden am häufigsten verwendeten globalen Wasserressourcenmodelle zeigen, dass die Menge an Süßwasser, die in das Lithium-Dreieck-Becken fließt, etwa 90 und 230 Millimeter pro Jahr beträgt. „Aber nach einer ersten Einschätzung“, sagte Kirshen, „vermuteten wir, dass es für unsere Zwecke zu ungenau war.“

Deshalb entwickelte das Team ein eigenes Modell, das Lithium Closed Basin Water Availability Model (LiCBWA), und was sie fanden, unterschied sich erheblich vom herkömmlichen Verständnis.

„In diese Systeme fließt nicht viel Süßwasser“, sagte Boot.„Während globale Modelle die jährlichen Zuflüsse auf durchschnittlich 90 bis 230 Millimeter schätzen, schätzt LiCBWA die Zuflüsse auf 2 bis 33 Millimeter pro Jahr, abhängig vom jeweiligen Becken, wobei die 28 Becken in seiner Studie durchschnittlich nur 11 Millimeter pro Jahr betragen. Die herkömmliche Meinung überschätzt dies um mindestens eine Größenordnung, und wir stellen fest, dass alle bis auf eines der 28 Becken in unserer Studie als „extrem“ eingestuft werden sollten „Wasserknappheit“, auch ohne Berücksichtigung der aktuellen (geschweige denn zukünftigen) Anforderungen an die Wasserversorgung.“

Gleichzeitig verändern sich auch die Lithiumabbauprozesse. Die altmodische Verdunstungskonzentrationsmethode wird durch die direkte Lithiumextraktion (DLE) ersetzt – 56 % der DLE-Anlagen im Dreieck verbrauchen mehr Wasser als die altmodische Verdunstungsmethode. Fast ein Drittel der DLE-Anlagen (31 %) verbrauchen zehnmal mehr Wasser als durch Verdunstung und Konzentration.

„Da der Lithiumabbau im Lithiumdreieck Realität ist“, schlussfolgern die Autoren, „müssen Wissenschaftler, lokale Gemeinden, Regulierungsbehörden und Produzenten zusammenarbeiten, um den Wasserverbrauch zu reduzieren“ und auf eine bessere Überwachung von Niederschlägen, Abflüssen und Grundwasserspiegeln hinarbeiten, um ein genaueres Bild der hydrologischen Bedingungen zu erhalten.

Zusammengestellt von /ScitechDaily