- En medio del aumento de la demanda de baterías para vehículos eléctricos, un estudio liderado por el USGS estima que podría haber entre 5 y 19 millones de toneladas de litio en las salmueras de la formación Smackover, en el suroeste de Arkansas
- Si fuera posible recuperarlo comercialmente, esa cantidad alcanzaría para cubrir más de 9 veces la demanda mundial proyectada de litio para baterías de automóviles en 2030
- El equipo de investigación combinó análisis de muestras de agua con aprendizaje automático para crear un mapa de distribución de litio que incluye incluso zonas sin muestras previas
- Esta cifra corresponde a una evaluación de recursos in situ y aún no se ha evaluado cuánto podría recuperarse realmente con las tecnologías más recientes de extracción de litio de salmueras
- Si fuera posible obtener litio de los flujos de desechos de salmuera generados en la producción de petróleo y gas, podría impactar directamente la dependencia de importaciones de EE. UU. y el debate sobre la cadena de suministro de baterías
Potencial de litio en la formación Smackover de Arkansas
- Un estudio liderado por el USGS estima que hay entre 5 y 19 millones de toneladas de litio en las salmueras subterráneas de la formación Smackover, en el suroeste de Arkansas
- Si pudiera recuperarse comercialmente, sería suficiente para cubrir más de 9 veces la demanda mundial proyectada de litio para baterías de automóviles en 2030
- El USGS estima que solo el litio que llega a la superficie en el sur de Arkansas junto con el petróleo y los flujos de desechos de salmuera podría cubrir el consumo de litio actualmente estimado de Estados Unidos
- Incluso la estimación baja de 5 millones de toneladas supera en más de 9 veces la proyección de demanda mundial de litio para vehículos eléctricos en 2030 de la International Energy Agency
Método de investigación y datos
- El estudio fue realizado en colaboración entre el USGS y la Office of the State Geologist, dependiente del Arkansas Department of Energy and Environment
- El USGS Brine Research Instrumentation and Experimental lab analizó muestras de Arkansas y las comparó con datos históricos de muestras de agua obtenidas durante la producción de hidrocarburos
- Para la comparación se usaron datos de USGS Produced Waters Database
- El modelo de aprendizaje automático combinó la concentración de litio en la salmuera con datos geológicos para crear un mapa que predice la concentración total de litio en toda la región
- También se incluyeron en la predicción zonas sin muestras de litio
- Los resultados fueron publicados en Science Advances, y el artículo puede consultarse en https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp8149
Contexto geológico y límites de la recuperabilidad
- La formación Smackover es un vestigio de un mar antiguo, y su unidad geológica de piedra caliza porosa y permeable se extiende bajo partes de Arkansas, Luisiana, Texas, Alabama, Misisipi y Florida
- Esta formación se creó en el período geológico Jurásico y es conocida por sus depósitos de petróleo y bromo
- Más recientemente, también ha llamado la atención por el potencial de litio en la salmuera, un agua de alta salinidad asociada con depósitos profundos de sal
- Esta estimación es la primera en calcular el total de litio disuelto presente en la formación Smackover del suroeste de Arkansas
- La investigadora Katherine Knierim señaló que esta cifra es una evaluación de recursos in situ y que no se calculó la cantidad técnicamente recuperable con los métodos más recientes para extraer litio de salmueras
Contexto del suministro de litio en EE. UU. y los minerales críticos
- El litio es un mineral crítico esencial para la producción de baterías, y se prevé que la demanda siga creciendo a medida que se acelera la transición hacia vehículos eléctricos e híbridos
- Estados Unidos depende de las importaciones para más del 25% de su litio
- David Applegate, director del USGS, afirmó que el litio es un mineral clave para la transición energética y que ampliar la producción dentro de Estados Unidos tiene implicaciones para sustituir importaciones, así como para el empleo, la manufactura y la resiliencia de la cadena de suministro
- Desde 1879, el USGS ha proporcionado información científica sobre geología, energía y recursos minerales, y como parte de su papel en mantener la List of Critical Minerals del gobierno conforme al Energy Act of 2020, da seguimiento a la producción, demanda e importaciones de litio en Estados Unidos
1 comentarios
Opiniones de Hacker News
En la sección de metodología del paper se explica un poco más qué algoritmo de machine learning usaron.
Para predecir la concentración de litio en las salmueras de la formación Smackover en todo el sur de Arkansas, crearon un modelo de machine learning RF; agregaron variables explicativas a muestras de salmuera tomadas de pozos; ajustaron RF para predicciones a nivel de pozo y evaluación de desempeño; luego generaron un mapa espacialmente continuo de concentraciones de litio a lo largo de la unidad Reynolds oolite de la formación Smackover, y analizaron la importancia y el efecto de las variables.
Para el ajuste inicial, probaron XGBoost, k vecinos más cercanos y random forest con el framework tidymodels de R, y dicen que random forest mostró de forma consistente mayor precisión y menor sesgo, por lo que se usó en el modelo final. Si se hubiera ajustado bien, creo que XGBoost habría dado resultados parecidos, así que me parece interesante que random forest haya salido mejor.
En este campo, por su larga historia y por hiperparámetros como la anisotropía espacial, se usa más kriging/cokriging, es decir, procesos gaussianos. Pero al kriging le cuesta bastante manejar entradas no continuas, mientras que random forest es mucho más flexible. No hace falta crear un modelo de covarianza para valores discretos ni un modelo de covarianza para las relaciones entre variables de entrada.
Hace unos días también se habló de "Why do Random Forests Work? Understanding Tree Ensembles as Self-Regularizing Adaptive Smoothers".
https://arxiv.org/abs/2402.01502
https://news.ycombinator.com/item?id=41873968
https://en.wikipedia.org/wiki/Random_forest
Aun así, en la práctica parece que suele tender a pasar eso incluso con datos pequeños y ruidosos. Creo que, con un mejor ajuste, XGBoost igual habría ganado. En el paper se dice que los autores eligieron un conjunto de hiperparámetros no óptimo por preocupación por el sobreajuste, y con la misma lógica quizá también eligieron un tipo de modelo no óptimo.
En Nevada también hay un gran yacimiento de litio, y se están preparando para explotarlo.
General Motors invirtió 650 millones de dólares para asegurarse acceso a la producción de Thacker Mine. Está en una caldera en las montañas que la I-80 rodea al pasar por Winnemucca, Nevada; el pueblo más cercano es Mill City, NV, que aunque está junto a la I-80 y una línea ferroviaria importante, figura como pueblo fantasma.
El sitio de la mina está a unos 12 km de Mill City por un camino de tierra que no aparece en Google Street View. En Google Earth se ven indicios de desarrollo cerca de Mill City, algo que parece un parque de tráileres y una parada de camiones. El camino hacia la mina parece haber sido nivelado recientemente, pero en el sitio de la mina todavía no hay nada.
Como ubicación para una mina, está bien. No hay vecinos en al menos 10 km, y a menos de 15 km hay buen acceso por carretera y ferrocarril.
https://en.wikipedia.org/wiki/Thacker_Pass_lithium_mine
"Para detener las arenas bituminosas, en realidad hay que detener las arenas bituminosas; no volar una montaña en otro lugar y esperar que eso lleve al fin de las arenas bituminosas".
https://maxwilbert.substack.com/p/the-long-shadow-of-the-tar-sands
Si buscas Thacker Mine en Google Maps, aparece 40.58448942010599, -117.8912129833345, que como dijiste está cerca de la I-80 y de Mill City, y no hay nada. Pero Wikipedia dice que está en la caldera McDermitt, en 41.70850912415866, -118.05475061324945, que no queda para nada cerca de Mill City ni de la I-80. En este caso, quizá sea mejor no confiar en Google.
A corto plazo, esto podría ser un buen resultado para la infraestructura energética, pero siempre me genera sentimientos encontrados si el costo de obtener la materia prima es remover grandes extensiones de tierra
También es interesante cuánto pudieron modelar a partir de datos de salmueras residuales de otras industrias de la región, y si realmente se llega a extraer litio, comprobar si las predicciones de aprendizaje automático fueron correctas dirá mucho
Algo que no alcancé a entender, porque tuve tiempo limitado para leer el artículo original, es qué método haría falta para extraer la mayor parte de las reservas estimadas. Si basta con tratar salmuera, podría ser más fácil controlar las externalidades que retirar primero toda la capa de cobertura con minería a cielo abierto
Por eso, al pasar a renovables y baterías, la cantidad neta de extracción podría incluso disminuir. Claro que es importante extraer litio de forma limpia y responsable, sobre todo si está cerca de donde vive gente. Pero comparado con otros materiales que ya estamos extrayendo a una escala mucho mayor, cualquier volumen futuro de litio sería una gota en el océano
Además, el litio extraído puede usarse y reciclarse repetidamente. Una vez que entra en circulación, se seguirá reutilizando. Si se consideran las mejoras en la tecnología de baterías y en los procesos de producción, es probable que incluso la cantidad que hoy está en circulación pueda sostener una mayor capacidad de baterías cuando se recicle más adelante. Incluso teniendo en cuenta las pérdidas inevitables del reciclaje
Los procesos de reciclaje de litio ya funcionan bien, pero la mayoría de las baterías de litio en uso actualmente todavía son muy nuevas y están lejos de su momento de reciclaje, así que casi no hay reciclaje a gran escala. De hecho, las mejoras en la vida útil de las baterías están retrasando cada vez más el momento en que será necesario reciclar a gran escala
El método de extracción depende mucho de la composición del yacimiento, de si es salmuera u otra forma, y de qué otros materiales estén presentes. Las salmueras con pequeñas cantidades de litio, las composiciones de roca, las arcillas, etc., son muy variadas
Es extracción de salmuera; es decir, la “mina” básicamente es un pozo profundo de agua. El litio no está en la caliza en sí, sino relativamente concentrado en el agua dentro de los poros de la caliza
En la mayoría de los casos, la salmuera de la Smackover Formation ya se produce durante la extracción existente de petróleo y gas, pero después de separar el petróleo se vuelve a inyectar la salmuera. La idea es que sería mejor almacenar esa salmuera y evaporarla para producir litio
Por lo general se necesitan grandes estanques de evaporación, pero no es minería a cielo abierto
Me pregunto si sienten el mismo temor respecto del aluminio, el hierro, el detergente para platos o la sal de mesa. En términos de escala, todas las minas de litio existentes y propuestas son muy pequeñas para los estándares mineros
No sé si el litio es lo suficientemente raro como para importar en primer lugar. Leí que el Salton Sea podría tener suficiente litio para cubrir varios años de demanda
Por lo que veo, lo importante no es si hay litio, sino cómo convertirlo en un producto comercial barato. Para la mayoría de los fines, eso termina reduciéndose a extraerlo en lugares sin regulación ambiental
Trabajo en esta industria, más precisamente en minería de roca dura
El suministro de litio en sí no es el problema. En Australia hay mucho, y también hay sobreoferta en el mercado. Basta con mirar el precio actual del litio
El problema es el proceso de conversión. La mayoría de las plantas están en China. Si se construyen instalaciones de refinación para convertirlo en carbonato de litio, Australia las abastecerá
Con tantos minerales y tanta luz solar, es una gran combinación. Gracias a Saul Griffith
Espero que no haya extracción en la Mobile Basin. Es uno de los ecosistemas con mayor biodiversidad de Norteamérica
https://www.youtube.com/watch?v=8j9coyJeB4Q
La reforestación mundial se debe casi por completo a que en el siglo XX los hogares pasaron de usar madera a usar carbón
Ya es hora de entender que la Pax Americana es una era que podríamos perder, y de volver a empezar con la minería y el desarrollo
Ah, la autocorrelación espacial, mi vieja amiga
Es un trabajo muy bueno, pero normalmente no se construyen modelos de prospectividad de esta forma. O, más exactamente, ya no se validan de esta manera. Aun así, da gusto ver que el USGS vuelve a meterse en este campo. El USGS y el GSC fueron líderes durante mucho tiempo en esta área, pero en los últimos 5 a 7 años la habían dejado de lado
Si se descubriera tanto litio que en la práctica se volviera gratis, ¿bajaría mucho el costo de las baterías? ¿La oferta actual de litio está limitando la producción?
China es líder en este campo no porque tenga una abundancia enorme ni una tecnología increíble, sino porque está dispuesta a ignorar por completo las externalidades ambientales, incluidas las de la generación de energía que interviene en todo el proceso. Por eso el precio del litio chino es bajo, y a los países que no tienen una "ventaja" similar ni una tecnología nueva e impresionante les resulta prácticamente imposible competir.
En Estados Unidos, las regulaciones ambientales, el costo de producción de electricidad y los costos laborales elevarían todos el precio del producto final, haciéndolo nada competitivo. Por eso Estados Unidos y algunos otros países también están invirtiendo en otras formas de buscar litio y otros recursos en el fondo marino, con la esperanza de que el costo de extracción sea menor. Claro que preocupa la amenaza al ambiente marino, y si eso genera regulaciones, el precio podría volver a subir.
Como prueba, hoy ya hay baterías de ion sodio en el mercado, pero aunque usan en gran medida la misma infraestructura, todavía no son competitivas en precio. Tienen potencial. Una ventaja importante es que las baterías de ion sodio pueden descargarse de forma segura hasta 0 V para almacenamiento/transporte.
No hay que olvidar los costos de transporte, almacenamiento y refinación.
Sinceramente, el problema energético está cerca de estar resuelto con la tecnología que ya tenemos. Solo hay que acelerar la adopción para hacer retroceder con fuerza los combustibles fósiles. Alemania, salvo como excepción. Ya existen grandes reservas de uranio, del que se necesita poca cantidad para operar centrales eléctricas; también tenemos tecnología de baterías de litio para almacenar electricidad, y paneles solares para cubrir los huecos que ya se están produciendo e implementando en masa. Lo que hace falta es conectar esos puntos y lograr que los recursos funcionen bien entre sí.
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https://news.ycombinator.com/item?id=41910918
https://news.ycombinator.com/item?id=41907144
En Canadá también hubo un trabajo similar: https://www.juniorminingnetwork.com/junior-miner-news/press-releases/1940-tsx-venture/lmr/106571-bourier-lithium-project-update-lomiko-metals-and-critical-elements-report-discoveries-and-identify-lithium-targets-for-exploration-using-goldspot-discoveries-artificial-intelligence-methods.html