As salmouras profundas no norte da Alemanha poderão estar entre os maiores recursos de lítio da Europa
O projeto conjunto RoLiXX visa desenvolver processos de extração que sejam amigos do ambiente, mesmo em condições de elevada salinidade
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No projeto conjunto RoLiXX ("O Rotliegend como recurso de lítio na Bacia do Norte da Alemanha - da EXploração à EXtracção"), os investigadores estão a investigar se o lítio pode ser extraído de forma sustentável e económica de águas profundas muito salinas em camadas geológicas profundas da Bacia do Norte da Alemanha. O Departamento de Geoquímica Aplicada da TU Berlin está a assumir a liderança científica da exploração geológica e da avaliação de recursos e está a fornecer a base de dados para uma previsão fiável de horizontes rochosos ricos em lítio com análises mineralógicas e geoquímicas de alta resolução.
O RoLiXX centra-se no chamado Rotliegend, uma sequência de rochas com cerca de 300 milhões de anos, constituída por arenitos e vulcanitos, que está subjacente a grandes partes da Bacia do Norte da Alemanha a vários milhares de metros de profundidade. Nestas rochas circulam águas termais extremamente salgadas, conhecidas como salmouras. As análises mostram que contêm concentrações excecionalmente elevadas de lítio em determinadas zonas - possivelmente um dos maiores recursos da Europa, mas até agora pouco explorado.
"O lítio é uma matéria-prima estratégica fundamental para as baterias e, por conseguinte, para a transição energética, a electromobilidade e o futuro armazenamento de energia na Europa", afirma o Prof. Dr. Thomas Neumann, chefe do departamento de Geoquímica Aplicada. Dr. Thomas Neumann, chefe do departamento de Geoquímica Aplicada. "Se quisermos disponibilizar o lítio de forma mais fiável e sustentável na Alemanha e na Europa, temos de compreender muito melhor os recursos subterrâneos e, ao mesmo tempo, desenvolver processos de extração que sejam eficientes e amigos do ambiente, mesmo em condições de elevada salinidade."
Compreender a geologia, permitir a extração
O projeto aborda dois desafios fundamentais: Um é clarificar as condições geológicas e geoquímicas em que se concentram os elevados teores de lítio em águas profundas. Em segundo lugar, devem ser desenvolvidos processos de extração adequados para águas extremamente salinas, que ainda não existem para estas condições quimicamente exigentes. Isto deve-se ao facto de as salmouras conterem muitos outros elementos dissolvidos, para além do lítio. As alterações de pressão ou temperatura durante a extração da salmoura podem levar à formação de depósitos sólidos - conhecidos como precipitados minerais - que podem prejudicar o desempenho dos sistemas de extração e extração durante o funcionamento. O objetivo é desenvolver uma extração de lítio da salmoura que seja o mais isenta possível de sólidos. No entanto, os precipitados também levantam questões ambientais e de eliminação: Qual é a sua composição química e mineralógica e como deve ser avaliada? Se ocorrerem precipitados relevantes para o ambiente, que métodos de eliminação e reciclagem são particularmente amigos do ambiente e sustentáveis?
Análise de alta tecnologia no núcleo de perfuração
"Para nós, a principal questão é saber porque é que níveis tão elevados de lítio se conseguiram formar ali", explica o Dr. Ferry Schiperski, gestor de projeto na TU Berlin. "Onde se encontra o lítio na rocha, como é mobilizado e em que condições se formam os precipitados que tornam a extração um desafio técnico e ecológico?"
Para responder a estas questões, o Departamento de Geoquímica Aplicada da TU Berlin está a analisar sistematicamente os núcleos de perfuração existentes em Rotliegend e nas unidades rochosas vizinhas. O objetivo é identificar claramente os minerais portadores de lítio, quantificar a sua distribuição espacial e reconstruir a sua história de formação.
O laboratório MAGMA (Mineralogical & Geochemical Laboratory for Microanalysis) do departamento utiliza microscopia de polarização, difração de raios X para determinar estruturas cristalinas e espetrometria de massa ICP a laser, que pode ser utilizada para quantificar com precisão mesmo as mais baixas concentrações de lítio em minerais individuais.
Experiências laboratoriais sobre a libertação de lítio e a otimização do processo
Os investigadores estão também a realizar experiências laboratoriais em condições de pressão e temperatura específicas da formação. Estão a investigar a forma como o lítio é libertado da rocha para a solução e em que condições ocorre o enriquecimento secundário ou a precipitação indesejável. "Através da análise de alta resolução, de estudos experimentais específicos e da consolidação sistemática da literatura e dos dados de inventário, estamos a criar uma base fiável para prever com maior fiabilidade as camadas ricas em lítio na subsuperfície da Bacia do Norte da Alemanha e otimizar os processos de extração deste valioso recurso de uma forma orientada", explica Schiperski.
Da investigação à aplicação
O RoLiXX, financiado pelo Ministério Federal Alemão da Investigação, Tecnologia e Espaço, combina a investigação geocientífica de base com o desenvolvimento da engenharia de processos. As abordagens, que atualmente ainda se encontram num nível baixo de maturidade tecnológica, devem ser desenvolvidas através de ensaios-piloto e testes de campo à escala para validação em condições realistas.
O projeto contribui assim também para a implementação da Lei das Matérias-Primas Críticas, com a qual a União Europeia pretende assegurar o seu abastecimento de matérias-primas importantes a longo prazo.
Os parceiros conjuntos são o Centro GFZ Helmholtz de Investigação em Geociências, a Sociedade Fraunhofer para o Avanço da Investigação Aplicada, a Instituição Fraunhofer de Investigação para Infra-estruturas Energéticas e Geotecnologias, o Instituto de Investigação em Economia Ecológica (IÖW) GmbH (organização sem fins lucrativos) e a Neptune Energy Innovations GmbH. Os parceiros associados são o Instituto Federal de Investigação de Materiais e o Instituto Federal de Geociências e Recursos Naturais.
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