1. Introducción

El litio tiene un papel cada vez más importante en nuestra sociedad al permitir la construcción de baterías recargables con una alta capacidad de almacenamiento (Calisaya-Azpilcueta et al., 2020). La batería de iones de litio es actualmente una tecnología madura; sin embargo, quedan muchas oportunidades para mejorar su rendimiento y seguridad, y el crecimiento en la escala de producción hará que el costo de estas disminuya (Bibienne et al., 2020). Podemos esperar que los vehículos eléctricos se conviertan en el nuevo estándar en movilidad para la próxima década (Bowell et al., 2020) y ello, necesariamente, debería ir acompañado por un incremento en la demanda de litio.

Varios estudios, basados principalmente en su importancia para las tecnologías verdes (Grosjean et al., 2012; Daw y Namur, 2014; Bradley et al., 2017; Hund et al., 2020), consideran el litio como uno de los elementos críticos para el desarrollo industrial. 

Chile es el principal productor de litio a partir de depósitos de salmuera. En 2020, produjo 18.000 toneladas (USGS, 2021), las que representan alrededor del 22% del total de la producción mundial de 82.000 toneladas de litio (t Li), y lo ubica como el segundo productor en el mundo después de Australia. La producción acumulada total de Chile en los últimos 36 años es de 266.156 t Li (Tabla 1).

Las salmueras enriquecidas en litio están presentes en los salares preandinos y andinos que cubren una extensa área del norte de Chile. En esta se han reportado unas 59 ocurrencias de este elemento hasta el momento (Cabello, 2021).

En este trabajo se consideran 23 depósitos que presentan diferentes grados de avances en su exploración o evaluación. De ellos, solo los salares de Atacama y Maricunga tienen estudios de evaluación con suficiente detalle para poder definir las reservas de litio.

Los informes, evaluaciones y encuestas de exploración sobre los 23 salares, completados durante la última década, proporcionan una visión actualizada sobre la situación actual de la producción, reservas, recursos y exploración de litio en Chile (Cabello, 2021).

2. Ubicación, geografía y geología

El norte de Chile se caracteriza por una sucesión de cordilleras de orientación norte-sur que limitan cuencas ocupadas por numerosos lagos salinos y costras de sal, llamados colectivamente salares (Chong, 1984; Vila, 1990; Risacher et al., 2003).  Tanto los salares andinos como preandinos del norte de Chile constituyen uno de los complejos evaporíticos más importantes del mundo y, entre otros, contienen recursos significativos de litio (Ericksen y Salas, 1989; Cabello, 2021). Al menos 59 salares (ca. 5.211 km²), lagos salinos y lagunas (unos 222 km²) se encuentran emplazados en cuencas endorreicas, distribuidas dentro de un área de 53.000 km². Estas definen una franja de orientación norte-sur, entre los 18 y 27° S, con una longitud de unos 1.000 km y un ancho promedio de 120 km (50-250 km) en la vertiente occidental de la cordillera de los Andes (Fig. 1).

 

Fig. 1. Mapa de ubicación de los salares andinos y preandinos mencionados en este trabajo, modificado de Cabello (2021).

Desde un punto de vista geomorfológico, esta región se caracteriza por un gran número de cuencas endorreicas, mayoritariamente de origen tectónico. Su evolución geológica incluye el emplazamiento de arcos magmáticos, acompañados de episodios tectónicos extensionales separados por cortos episodios contraccionales y generación de fallas regionales (Charrier et al., 2007).

Un clima árido persistió en esta región durante la mayor parte del Mioceno y el Cuaternario (Clarke, 2006). Los salares y lagos salinos se formaron por una combinación de factores geológicos, morfológicos, hidrológicos y climáticos (Ericksen et al., 1976; Chong, 1988; Munk et al., 2016). La mayoría de ellos se formaron por desecación de lagos durante el Holoceno y por la posterior depositación de materiales salinos precipitados a partir de la evaporación de aguas de escorrentías superficiales, aguas subterráneas y agua de inundación anual o intermitente que se incorporan a las cuencas donde se ubican los salares. Las rocas volcánicas son las principales fuentes de los elementos presentes en los depósitos evaporíticos y salmueras que los constituyen (Risacher y Fritz, 2009).

3. Producción

La primera mención sobre la presencia de salmueras de litio en Chile se produjo el año 1969, con la publicación de los resultados de un extenso estudio del salar de Atacama (Moraga et al., 1974). La producción de este yacimiento comenzó en 1984.

El salar de Atacama es el mayor yacimiento de salmuera de litio del mundo y de allí proviene la totalidad de la producción de litio del país. Tiene una concentración promedio de 0,14% (o 1.400 ppm) de litio equivalente, o alrededor de 1.680 mg/l con una densidad de la salmuera de 1,2 g/cc (Osses, 2019). Durante el año 2020 las operaciones de Sociedad Química y Minera (SQM) y Albemarle, las dos empresas que explotan las salmueras de este salar, produjeron 18.000 toneladas de metal de litio, alrededor del 22% del total de la producción mundial de 82.000 toneladas, excluyendo la producción estadounidense (USGS, 2021).

La naturaleza geológica del yacimiento, con una alta concentración de litio y las condiciones climáticas imperantes en el área, caracterizadas por una alta tasa de evaporación, permiten producir a bajo costo (Cabello, 2021). Cochilco (2013) reportó un costo de producción del carbonato de litio de 2.000 a 2.300 dólares/t, pero en 2017 estas cifras se estimaron en 2.600 a 3.100 dólares/t.

Las salmueras ricas en litio se bombean desde el acuífero del salar, utilizando pozos de extracción, y desde la cabeza del pozo, se desvía a un sistema de estanques de evaporación. Mediante etapas sucesivas de evaporación por radiación solar, la salmuera inicial se enriquece progresivamente en su contenido de cloruro de litio hasta alcanzar una solución con aproximadamente 6% de litio; el proceso de concentración puede tardar entre 12 y 18 meses (Cochilco, 2009). La salmuera rica en cloruro de litio (LiCl), resultante del último estanque del sistema de producción, se transporta a plantas de procesamiento químico cerca de la ciudad de Antofagasta (plantas Salar del Carmen y La Negra) en el norte de Chile, donde se convierte en carbonato de litio, hidróxido de litio o cloruro de litio (Garcés, 2001).

El depósito también contiene otros elementos económicamente importantes, tales como sodio, potasio, magnesio y boro, los cuales son recuperados, en forma de diferentes minerales precipitados a lo largo de los distintos pasos del proceso de evaporación de la salmuera. La potasa, que incluye varias sales de potasio solubles, junto con el litio son los principales productos que se obtienen de la explotación de este yacimiento. En cuanto a las operaciones de litio, los datos disponibles indican que la producción acumulada total desde 1984 a 2020 (Tabla 1) en el salar de Atacama es de 1.149.000 toneladas de carbonato de litio, 61.400 toneladas de hidróxido de litio y 43.000 toneladas de cloruro de litio; todo ello representa unas 266.000 toneladas de litio equivalente. Los nuevos acuerdos entre Corfo (Corporación de Fomento de la Producción), institución estatal, propietaria de las pertenencias mineras, con las empresas SQM y Albemarle muestran que la futura producción de litio en este salar podría, en algún momento, alcanzar 48.800 toneladas al año.

4. Reservas

En los últimos 10 años, se han realizado importantes progresos en la evaluación de los depósitos de salmuera rica en litio (Houston et al., 2011; Hains, 2012; Kunasz, 2013¹; Evans, 2014). Estos depósitos se diferencian de otros yacimientos minerales, porque los elementos de interés económicos están contenidos en una salmuera en la que tanto su composición como su ley cambian con el tiempo, antes y durante la extracción. En el caso de Chile, el salar de Atacama y el recientemente evaluado salar de Maricunga son los únicos depósitos que incluyen reservas calculadas de acuerdo con los protocolos actuales de la industria minera: NI 43-101 de Canadá y el código para la certificación de prospectos de exploración, recursos y reservas mineras (Ley 20.235 de Chile).

SQM publicó información (Fock, 2019²) que entrega los cálculos de reserva del sector del salar objeto de su explotación (819 km²). La estimación utiliza un modelo geológico tridimensional basado en la información de sondajes, el volumen del acuífero que hospeda la salmuera, la porosidad corporal de halita, la densidad de la salmuera y la concentración de litio en ella. Este método de estimación, que se puede considerar compatible con la norma NI 43-101 usada en Canadá (SQM, 2020³), determinó una reserva de ca. 9.200.000 toneladas de litio.

Recientemente Osses (2018) reportó reservas de 1.290.000 toneladas de litio en el sector del salar explotado por Albemarle cuyo tamaño es de 167 km², pero no hizo referencia a un informe técnico de la empresa relacionada. Sin embargo, al revisar el tamaño de las pertenencias, así como al comparar la estimación de la reserva SQM, se podría suponer razonablemente que este número es válido.

El segundo yacimiento de salmuera de litio más importante en Chile, el salar de Maricunga, fue recientemente objeto de un estudio de factibilidad (Worley Parsons, 2019⁴) para un proyecto de carbonato de litio. En este se reporta la existencia de 389.000 toneladas de litio en la categoría de reservas. Al considerar la información de las dos operaciones en el salar de Atacama más la evaluación reciente del salar de Maricunga, se obtiene una reserva total estimada de 10.879.000 toneladas de litio (Tabla 2). Esta cifra corresponde a alrededor del 64% de las reservas mundiales (17.000.000 toneladas de litio) de acuerdo con las estadísticas más recientemente (USGS, 2021).

5. Recursos

Desde el descubrimiento del litio en el salar de Atacama en 1969, se materializaron algunos estudios en varios salares (Gajardo y Carrasco, 2010⁵; Troncoso et al., 2013; Carrasco et al., 2018), además de las evaluaciones de algunas empresas mineras. Esto dio lugar a información técnica de depósitos de litio en 22 salares adicionales.

Un grupo de 9 salares corresponde a aquellos que incluyen cálculos individuales de tonelaje con concentraciones medias de litio notificadas (Tabla 3, incluye parte del salar de Atacama). Este grupo cubre una superficie de 2.003 km², con una cantidad estimada de 3.335.100 toneladas de litio con una concentración media en las salmueras de 561 ppm. Las cifras de tonelaje de litio (Tabla 3) no cumplen con el código NI 43-101, pero podrían utilizarse como una indicación preliminar del potencial económico, así como una referencia para futuras actividades de exploración y evaluación.

6. Exploración

Como se señaló anteriormente, los depósitos de salmueras son únicos en el sentido de que los elementos de interés económico están contenidos en un entorno móvil, y tanto la composición de ella como su concentración tienen un elemento temporal (Hains, 2012). Estos aspectos presentan problemas distintivos en la exploración y el muestreo de depósitos de salmuera de litio. Las salmueras ricas en litio se encuentran en toda la región de los Andes Centrales. Sin embargo, estos depósitos, presentes en los salares, varían sustancialmente en términos de concentraciones de litio y están expuestos a diferentes condiciones climáticas (es decir, tasas de evaporación, tasas de precipitación, patrones de viento y temperaturas ambientales), todas las cuales influyen en la capacidad de recuperar económicamente el litio de cada salar y que deben ser considerados durante las etapas de exploración. En esta etapa, no obstante, es prioritario el uso de modelos geológicos (Bradley et al., 2013; Munk et al., 2016) y disponer de información detallada sobre la extensión de los salares, el tamaño del núcleo, la corteza de halita y las características de la salmuera.

Como se ha señalado, las salmueras ricas en litio están presentes en una extensa área del norte de Chile, con unas 59 ocurrencias reportadas hasta ahora (Cabello, 2021). En este trabajo se incluyen solo 23 salares (Fig. 1), para los que se dispone de información de diferente calidad, resultado de los esfuerzos de exploración o evaluación realizados en estos depósitos (Tablas 2-4). De estos 23 casos, 13 salares (Tabla 4) han sido objeto de muestreo parcial y preliminar. Esto dio lugar a un área total de 579 km² con 290 ppm Li de concentración media en las salmueras. En el futuro se puede prever un esfuerzo de exploración, centrado en las 13 áreas de mayor prospectividad ya probadas, incluyendo unos 36 sectores prioritarios adicionales. Esto permitiría agregar, a los 13 salares parcialmente identificados, otras cuencas aún no muestreadas.

7. Conclusiones

El litio está presente en concentraciones económicas en varios salares de la región de los Andes Centrales, en el norte de Chile. Aquí se ubica uno de los centros productivos más importantes del mundo gracias al desarrollo del yacimiento de salmuera ubicado en el salar de Atacama. En 2020, Chile produjo 18.000 toneladas, alrededor del 22% del total mundial, que asciende a 82.000 toneladas. Los nuevos acuerdos de inversión sugieren que la futura producción del salar de Atacama podría alcanzar las 48.800 toneladas anuales en los próximos años.

La información relacionada con las dos operaciones de explotación en el salar de Atacama más una evaluación reciente en el salar de Maricunga permite calcular una reserva estimada de 10.879.000 toneladas de litio. Esta cantidad corresponde aproximadamente al 64% de las reservas mundiales (17.000.000 toneladas), según los datos más recientes disponibles.

Sobre la base de evaluaciones de calidad variable para 23 salares, muchos de ellos muy preliminares, se presenta una estimación de recursos de salmuera de litio (no conforme con los protocolos de la industria minera). El monto de los recursos obtenido para un grupo de 9 depósitos, para los cuales se dispone de cálculos individuales del tonelaje con la concentración media de litio notificada, es de 3.335.100 toneladas, con una concentración media de 561 ppm litio.

La suma de las reservas y recursos reconocidos hasta ahora significa la existencia de más de 14.214.000 toneladas de litio en el país.

Para los 13 salares restantes se dispone de muestreo parcial, lo que los sitúa como potenciales objetos de exploración futura. A ellos se unen otros 36 que aún no han sido objeto de estudios.

Las reservas de litio, los recursos y el potencial de exploración identificados e informados en esta revisión confirman la presencia futura de Chile como un actor clave en el desarrollo de la industria del litio en el mundo.

Agradecimientos
El autor desea agradecer a Mineralium CG por su continuo apoyo a esta investigación. Las críticas constructivas de C. Ford, E. Tulcanaza, A. Puig y A. Fock a las primeras versiones mejoraron la calidad de este manuscrito. Igualmente, agradezco los comentarios a la versión final realizada por los revisores R. Carrasco y W. Vivallo.

¹ Kunasz, I. 2013. Brines Resources and Reserves. TRU Group Inc. Unpublished report: 7 p.

² Fock, A. 2019. Evaluación de Recurso in situ-Reserva Base en el Salar de Atacama. SQM, Gerencia de Hidrogeología Salar, Power Point Presentation, 25 slides.

³ SQM. 2020. Annual Report 2019. Sociedad Química y Minera de Chile S.A.: 396 p.

⁴ WorleyParsons. 2019. Definitive feasibility Study of MSB Blanco Lithium Carbonate Projects, Atacama Region Chile. Technical Report for Minera Salar Blanco: 389 p.

⁵ Gajardo, A.; Carrasco, R. 2010. Salares del Norte de Chile: Potenciales Fuente de Litio. Servicio Nacional de Geología y Minería-Reunión CEPAL, Power Point Presentation, 19 slides.

⁶ Prokurika, B. 2018. Mercado del Litio y Situación en Chile. Ministerio de Minería, Power Point, 15 slides. Santiago.

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