מרבץ הליתיום הגדול בעולם, נמצא במדבר המלח הגדול בעולם. האתר הזה, נושא את השם סאלאר דה אויוני (Salar de Uyuni), והוא שוכן בגובה של כ-3,650 מטר מעל פני הים, כחלק מרכס הרי האנדים בבוליביה. במשך רוב עונות השנה גבישי מלח מצפים את פני השטח, אולם במהלך העונה הרטובה משתקף הנוף ההררי על מי הגשמים שמצטברים. "מדובר במקום קסום למטיילים מכל העולם, שבאים לחוות את פלאי המשטח הלבן האינסופי הזה", אמר פרופ' אבנר ונגוש, מהמחלקה למדעי כדור הארץ והאקלים של אוניברסיטת דיוק.
מה שרוב התיירים לא מבחינים בו, זו כמות עצומה של ליתיום המצוי בתמיסה בעלת מליחות גבוהה, שטמונה בשטח שעליו הם דורכים - מעומק של מטרים ספורים ועד כ-50 מטרים מתחת לפני השטח. על כן, מדובר במשאב טבע בעל פוטנציאל אדיר עבור מגזר האנרגיה שמבוססת על ליתיום - בין היתר בסוללות של כלי רכב חשמליים.
בשנים האחרונות, פרופ' ונגוש פעל להבנת ההשלכות הבריאותיות והסביבתיות הפוטנציאליות של כריית ליתיום. במחקר שפורסם בכתב העת Environmental Science & Technology Letters, ביצע פרופ' ונגוש עם עמיתו למחקר גורדון וויליאמס, דוקטורנט מהמחלקה למדעי כדור הארץ והאקלים באוניברסיטת דיוק, את הניתוח הכימי היסודי הראשון של מי שפכים הקשורים לכריית תמלחת הליתיום בסאלאר דה אויוני. המחקר מהווה אבן דרך במסלול לפעולות כרייה עתידיות ברות-קיימא, במטרה לשמור על הסביבה.
כיום, כריית תמלחת ליתיום כרוכה בתהליך רב-שלבי. התמלחת נשאבת מתחת לפני השטח, אל מספר בריכות אידוי רדודות שנמצאות מעל פני הקרקע. כאשר הנוזל מתאדה בבריכות, הליתיום הופך מרוכז יותר. הליתיום המרוכז מועבר בסופו של דבר מבריכות האידוי למתקן סמוך לעיבוד לליתיום קרבונט - החומר שמשמש למילוי סוללות נטענות. עם זאת, בשונה מהכרייה בבוליביה שנמצאת יחסית בשלבים מוקדמים, כרייה ארוכת טווח של תמלחת ליתיום במדבריות מלח אחרות, כמו סאלאר דה אטקמה (Salar de Atacama) בצ'ילה, עלולה לגרום לירידת מפלס מי התהום ולשקיעת הקרקע - השפעות שמציבות את עתיד הכרייה בבוליביה במבחן.
לצורך המחקר שלהם, וויליאמס ופרופ' ונגוש ניתחו את הכימיה של תמלחת הליתיום ושאר החומרים שמעורבים בתהליך הכרייה בסאלאר דה אויוני. הם התעניינו ברמת החומציות והנוכחות של יסודות קורט, כמו ארסן - מתכת רעילה שעלולה לגרום לבעיות בריאותיות בקרב בני אדם וחיות בר.
דגימות מאתר המכרה כללו תמלחת טבעית שנשאבה מתחת לאדמה; מי מלח משמונה בריכות אידוי ושפכים ממתקן עיבוד הליתיום. בדגימות מי מלח טבעיות, הצוות מדד רמות ארסן של בין 1 ל-9 חלקים למיליון, כמו גם חומציות ניטרלית יחסית. לשם השוואה, תמלחת בריכת האידוי הפכה חומצית יותר ויותר ככל שהייתה מרוכזת יותר. גם רמות הארסן עלו באופן דרמטי מבריכה לבריכה.
לדוגמה, הבריכה האחרונה חשפה רמות ארסן של כמעט 50 חלקים למיליון - גבוה פי 1,400 (בערך) מהרף שנחשב מקובל מבחינה אקולוגית על ידי הסוכנות להגנת הסביבה האמריקנית. "רמת הארסן הזו גבוהה מאוד", הסביר פרופ' ונגוש. "בכל העולם - מאפריקה, דרך אירופה ועד וייטנאם והודו - אינני חושב שנתקלתי ברמה כה גבוהה של ארסן".
לדברי וויליאמס, עלולות להיות לכך השלכות בטווח הארוך, במה שהוא מכנה "הצטברות ביולוגית" - תהליך שבו מצטברים כימיקלים באורגניזמים לאורך זמן, עם השלכות שעלולות להיות מזיקות לעולם החי בסביבה המלוחה. צמד החוקרים מצא בנוסף שרמות היסוד הכימי בורון - שעלולות להשפיע בריאותית בהתאם לאופי החשיפה - עלו מבריכת אידוי לבריכת אידוי. לעומת זאת, בשפכים ממפעל עיבוד הליתיום נרשמו רמות נמוכות יחסית של בורון וארסן, בדומה לרמות שנמצאו בתמלחות הטבעיות, או מתחת להן.
וויליאמס ופרופ' ונגוש מתמקדים במקור הליתיום שנכרה מסאלאר דה אויוני. "אנחנו בונים מודל גיאוכימי, בניסיון להבין מדוע ליתיום מועשר בתמלחות הללו, לרבות התחקות אחר מקורו והמנגנון שמוביל ליצירת הריכוזים שנמדדו", הסביר וויליאמס. "אנחנו רואים בליתיום את העתיד בתחום האנרגיה. לכן, עלינו לחקור ולנתח אותו מזוויות שונות, כדי להבטיח פיתוח בר-קיימא ועמידה בביקוש", הוסיף פרופ' ונגוש.
