Une nouvelle étude révolutionnaire récemment publiée dans la revue Earth's Future et dirigé par des chercheurs de l'Université du Massachusetts à Amherst en collaboration avec l'Université d'Alaska à Anchorage, est le premier à rendre compte de manière exhaustive de l'impact hydrologique de l'extraction du lithium. Étant donné que le lithium est le composant clé des batteries lithium-ion qui sont cruciales pour la transition des combustibles fossiles vers l'énergie verte, il est essentiel de bien comprendre comment obtenir de manière responsable le précieux élément.

Les études précédentes n'ont pas abordé deux des facteurs les plus importants pour déterminer si le lithium est obtenu de manière responsable :l'âge et la source de l'eau dans laquelle le lithium se trouve. Cette étude, la première du genre, est le résultat de plus d'une décennie de recherche, et cela suggère que total la consommation d'eau dans le Salar de Atacama dépasse son réapprovisionnement, même si, comme le souligne également l'équipe, l'impact de l'extraction du lithium lui-même est relativement faible. L'exploitation minière du lithium représente moins de 10 % de l'utilisation de l'eau douce et son extraction de saumure n'est pas corrélée aux changements des caractéristiques des eaux de surface ou du stockage de l'eau du bassin.

Le lithium, dit David Boutt, professeur de géosciences à UMass Amherst et l'un des co-auteurs de l'article, est un élément étrange. C'est le plus léger des métaux, mais il n'aime pas être sous une forme solide. Le lithium a tendance à se trouver dans des couches de cendres volcaniques, mais il réagit rapidement avec l'eau. Lorsque la pluie ou la fonte des neiges se déplace à travers les couches de cendres, le lithium s'infiltre dans les eaux souterraines, se déplaçant vers le bas jusqu'à ce qu'il se dépose dans un bassin plat où il reste en solution sous forme d'un mélange saumâtre d'eau et de lithium. Parce que cette saumure est très dense, elle se dépose souvent sous des poches d'eau douce de surface, qui flottent au-dessus du fluide riche en lithium en dessous. Ces lagons d'eau douce deviennent souvent des refuges pour des écosystèmes uniques et fragiles et des espèces emblématiques comme les flamants roses.

Plus de 40 % des gisements de lithium éprouvés dans le monde sont situés dans le Salar de Atacama, un désert de sel chilien massif et aride couvrant environ 850 miles carrés, et le site de la recherche. Le Salar de Atacama abrite un certain nombre de réserves fauniques uniques sur le plan écologique et est également le foyer ancestral de plusieurs communautés indigènes Atacameño, avec lesquelles l'équipe de l'UMass a travaillé. Étant donné que les marais salants sont si sensibles sur le plan écologique et dépendent d'approvisionnements rares en eau douce, l'utilisation de l'eau dans le Salar de Atacama risque de perturber à la fois la santé écologique de la région et les modes de vie indigènes.

Et pourtant, jusqu'à présent, il n'y a pas eu d'approche globale pour mesurer l'utilisation de l'eau ou l'impact de l'extraction du lithium dans le Salar de Atacama.

Hydrologie complexe dans le salar chilien

"Pour comprendre l'effet environnemental de l'extraction du lithium", déclare Brendan Moran, chercheur postdoctoral en géosciences à l'UMass Amherst et auteur principal de l'article, "nous devons comprendre l'hydrologie dans la région où se trouve le lithium. Cette hydrologie est beaucoup plus complexe que ce que les chercheurs précédents lui ont attribué."

Pour illustrer la complexité et l'idée fausse précédente sur l'hydrologie du Salar de Atacama, Moran et Boutt s'appuient sur la métaphore d'un compte bancaire. Imaginez que vous receviez un salaire chaque mois; lorsque vous équilibrez votre chéquier, tant que vos dépenses mensuelles ne dépassent pas votre revenu mensuel, vous êtes financièrement viable. Des études antérieures sur le Salar de Atacama ont supposé que les précipitations peu fréquentes et le ruissellement saisonnier des chaînes de montagnes qui l'entourent étaient seuls responsables des niveaux d'eau dans les salines, mais il s'avère que cette hypothèse est incorrecte.

En utilisant une variété de traceurs d'eau qui peuvent suivre le chemin que l'eau emprunte pour se rendre au Salar de Atacama ainsi que l'âge moyen de l'eau dans différents plans d'eau, y compris les eaux de surface et les aquifères souterrains, Moran et ses collègues ont découvert que bien que localisées, les précipitations récentes sont extrêmement importantes, plus de la moitié de l'eau douce alimentant les zones humides et les lagunes a au moins 60 ans. "Parce que ces régions sont si sèches et que les eaux souterraines sont si anciennes", explique Moran, "le système hydrologique global réagit très lentement aux changements de climat, d'hydrologie et d'utilisation de l'eau". Dans le même temps, les changements climatiques à court terme, tels que les récentes sécheresses majeures et les précipitations extrêmes, peuvent entraîner des changements substantiels et rapides des eaux de surface et des habitats fragiles qu'elles abritent. Étant donné que le changement climatique est susceptible de provoquer des sécheresses plus graves dans la région, il pourrait peser davantage sur le bilan hydrique de la région.

Pour revenir à la métaphore comptable, le salaire diminue probablement et ne vient pas mensuellement, mais sur une période d'au moins 60 ans, ce qui signifie que les chercheurs doivent surveiller l'utilisation de l'eau sur une échelle de temps beaucoup plus longue qu'ils ne le font actuellement. , tout en prêtant attention aux événements majeurs, comme les sécheresses, dans la région.

Un suivi hydrologique complet nécessite des outils complémentaires couplés à ces traceurs géochimiques. Les équipes de l'UMass et de l'UAA ont utilisé les données d'utilisation de l'eau du gouvernement chilien et l'imagerie satellite, ce qui leur a permis d'évaluer l'étendue changeante des zones humides au cours des 40 dernières années, les pluviomètres et les mesures par satellite pour déterminer les changements de précipitations au cours de la même période.

Étant donné le temps qu'il faut pour que les eaux souterraines se déplacent dans le bassin, "les effets de la surutilisation de l'eau peuvent encore se propager dans le système et doivent être surveillés de près", déclare Moran, "les impacts potentiels pourraient durer des décennies dans le futur. ."

En fin de compte, ce cadre global, qui a été financé par BMW Group et BASF, est applicable bien au-delà du Salar de Atacama. "C'est une approche moderne de la gestion de l'eau", déclare Boutt.