Litio Salmueras Geotérmicas

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1. Geotermia y Litio geotermal

La energía geotérmica es la expresión natural del calor terrestre y se manifiesta a través de fluidos termales de elevada temperatura provenientes de un reservorio geotérmico en profundidad.
Las aplicaciones para la utilización de la energía geotérmica se dividen en tres grandes sectores, que dependen de la temperatura de los fluidos geotermales:

  • Geotermia de alta entalpía (mayor de 170 °C) Generación de energía eléctrica
  • Geotermia de media entalpía (entre 100 – 170 °C) Generación de energía eléctrica y generación de energía térmica / uso directo del calor.
  • Geotermia de baja entalpía (entre 20 – 100 °C) Generación de energía térmica / uso directo del calor.

En este documento evidenciamos el aprovechamiento de la energia geotermica para la generación de energía geotermoeléctrica y su difusión en Argentina. Ademas,  introducimos una sinergia en el proceso que dará acceso a la obtencion eficiente de mineral de litio geotermal con nuevas tecnologías para su extracción. Los efectos nocivos sobre el cambio climático global están creando conciencia en el mundo sobre la importancia de reducir las emisiones fósiles para mitigar dichos efectos. Hoy, Argentina es el segundo mayor productor y consumidor de gas natural del continente. Ha sido autosuficiente hasta 2008, con una fuerte dependencia del gas en su matriz energética en la generación de energía eléctrica. Con la disminución de la producción de gas y el aumento de la demanda, el país sufrió importantes déficits energéticos, que lo obligaron a multiplicar sus importaciones de gas en forma de GNL para abastecer sus necesidades hasta alcanzar un mayor desarrollo de otros recursos no convencionales.  A su vez, el gas natural para generación eléctrica está sufriendo fuertes incrementos debido al aumento de la demana en la recuperación post pandemia en mercados de Asia y Europa impactando en mayores precios al consumidor.
Las fuentes renovables, actualmente poseen una baja contribución en el país, alcanzando solo el 8%, detrás de países vecinos. Ante esta situación y la adhesión al acuerdo climático de París, se lanzó en 2016 un programa nacional de desarrollo para el uso de Energías Renovables (Ley 27.191) con el objetivo de alcanzar el 20% de generación a partir de fuentes renovables para el 2025, equivalente a un estimado de 10GW de generación de energía limpia. Por lo tanto, existe la oportunidad de convertir esta debilidad en una fortaleza, aprovechando otras fuentes de energía renovable, creando una base sólida para una matriz energética diversificada y robusta.
La energía geotérmica es vital en los esfuerzos para descarbonizar el sector energético

En Argentina, los recursos geotérmicos pueden proporcionar una contribución estratégica a la seguridad energética nacional con potencia firme. A la ventaja de la presencia de fuentes geotérmicas de alta y media entalpía en la cadena andina, se suma la disponibilidad de servicios especializados de una industria de petróleo y gas establecida para la construcción de pozos geotérmicos ya disponibles en las mismas provincias hidocarburiferas. A su vez, Argentina cuenta con redes de distribución eléctrica con interconección nacional e internacional, y para los productos derivados, transporte y logística conectando el país y el exterior con puertos hacia el Atlántico y el Pacífico a traves del vecino país.

2. Contexto geográfico

El éxito del descubrimiento del recurso geotérmico se relaciona con la caracterización geológica del yacimiento/reservorio de los fluídos calientes.  Estudios realizados identifican aproximadamente doscientos puntos de interés geotérmico en el país.

Las principales áreas con potencial geotérmico para generación eléctrica en la Argentina, que ya poseen diversos grados de estudios más avanzados, están localizadas en la Puna y la cordillera de los Andes: Volcán Copahue y Volcán Domuyo (Neuquén); Volcán Tuzgle (Jujuy); Falla Tocomar y Volcán Socompa (Salta); Valle del Cura (San Juan) y Caldera Cerro Blanco (Catamarca).

La potencialidad estimada  en Argentina de generación de energía  eléctrica  alcanza aprox. los 2.000 MWe que puede lograrse en un período aprox. 50 años. El potencial geotérmico estimado a mediano plazo de los siete proyectos identificados es alrededor de 250-300 MWe durante un período de 4 a 5 años considerando la continuidad de inversiones. Mayor informacion en Unlocking Geothermal Potential in the Andes Chain of Argentina | Earthdoc 


Nota: Los valores estimados para la generación de energía geotérmica presentes en esta tabla  fueron tomados del escenario más optimista del informe Valoración y gobernanza de los proyectos geotérmicos en  Amércia del Sur  (abril 2016).

Pozo de aprox. 250 m de profundidad para obtención de gradiente térmico, campo Geotérmico Los Despoblados, Valle del Cura, provincia de San Juan. 

3. Litio Geotermal, una oportunidad de valor agregado para el desarrollo de la energía geotérmica

El proceso de extracción selectivo del litio desde el agua salobre geotérmica es rápido y utiliza una moderada cantidad de agua sin la necesidad de estanques de evaporación. Asimismo, cabe destacar que los proyectos de litio geotermal tienen bajas o nulas emisiones de CO2, implicando consumo cero de combustibles fósiles. Otro hecho importante es que en los proyectos de litio geotermal, los residuos de la producción se reinyectan in situ, dentro del reservorio geotérmico a través de los pozos de reinyección, los que se utilizan en todas las plantas geotérmicas. La energía necesaria para dicho proceso es aportada por la planta geo-termoeléctrica. De esta forma, la producción de litio a partir de salmueras geotérmicas resulta amigable con el medio ambiente, y se puede definir como “litio VERDE”. El uso del litio geotermal constituye una sustentable esperanza para aumentar la producción del recurso y el cambio tecnológico en las próximas décadas para las baterías de las industrias automotriz y electrónica.
 

Los estudios de Prefactibilidad de los campos geotérmicos mencionados como los datos geotermométricos de la mayoría de las manifestaciones termales de la faja andina argentina, evidencian que el recurso geotérmico es de media y alta entalpía
. Según los datos geoquímicos actuales, y el informe “Litio en Salmueras geotérmicas’’ preliminar sobre la potencialidad en Argentina realizado por CGA en noviembre 2021, en todas las provincias de la faja andina hay presencia de concentración de litio en la mayoría de las manifestaciones termales estudiadas. 

 

Por lo tanto, son aptos para la generación de energía geotermoeléctrica (limpia, renovable y de base) lo que permitiría que estos proyectos tengan la doble ventaja de la generación de energía eléctrica y de la explotación de litio geotermal.

4. Propuesta de metología para la explotación  comercial del litio

  Hacia 2015, se anunció el inicio de la construcción de una planta piloto para la extracción de litio a partir de las salmueras geotérmicas de los pozos ya en producción del Complejo Geotérmico Salton Sea, en el Imperial Valley de California del Sur, USA, que actualmente tiene una potencia instalada de 340 MWe con el fin de hacer frente a la creciente necesidad de litio en la producción de baterías para la industria automotriz principalmente. Paralelamente, se han desarrollado tecnologías de extracción de litio y plantas pilotos en Alemania y Francia. En la actualidad, dichas tecnologías se encuentran en etapa de perfeccionamiento, por lo que se prevé que en breve tiempo estarán disponibles en el mercado.

En la actualidad, no hay ninguna metodología de exploración no invasiva para detectar la presencia de litio en los fluidos calientes de los reservorios geotérmicos. El dato geoquímico más sensato para tomar en consideración la presencia de litio en las salmueras geotermales, es el valor del análisis químico de la concentración de litio de las aguas de las fuentes termales.

La metodología propuesta para la zona andina de Argentina, donde todavía no existe una planta geotermoeléctrica en funcionamiento, es la construcción y puesta en marcha, inicialmente, de la planta geotérmica para la producción de energía eléctrica, que sea económicamente rentable. Es decir, que la inversión se sostenga con la venta de energía eléctrica a través de un PPA o un contrato con una empresa minera para el autoabastecimiento energético. Cabe destacar que, los estudios de Factibilidad Técnica para la generación de energía eléctrica permiten realizar la Factibilidad para la explotación de litio en salmueras geotermales, que es un importante valor agregado. Es decir, que con la misma inversión, pueden realizarse ambos estudios de Factibilidad (Tabla 1).

En conclusión, con la consultoría de los expertos de la CGA podemos indicar o sugerir los proyectos geotérmicos en Argentina con potencialidad de generar energía eléctrica, que además tienen una viabilidad económica que justifica la inversión por la puesta en marcha de una planta geotermoeléctrica con la posibilidad posterior del valor agregado de la extracción del litio de la salmuera geotérmica.

Potencialidad, Economía y Financiación

Un dato alentador de la posible potencialidad de litio en el reservorio geotérmico, se obtiene de los datos públicos del único campo geotérmico comercial de Sudamérica Cerro Pabellón, Chile, construida por Geotérmica del Norte – GDN, joint venture entre Enel Green Power Chile y ENAP, 

que inició su actividad en 2017 y actualmente produce 81 MWe. Los 8 pozos productivos de dicho campo, poseen un caudal de aproximadamente 300.000 L/hora cada uno, con una concentración de litio promedio en salmuera de   65 mg/L, con una relación Mg/Li bastante por debajo de 5. 
Esto equivale a aproximadamente 10.900 toneladas de litio por año. Desde el punto de vista económico, cabe destacar que actualmente se considera un valor en torno a los 50.000 USD/ton de carbonato de litio pureza 99.5%, según las empresas mineras de litio en Argentina consultadas recientemente. Por otra parte, para evaluar la inversión inicial necesaria para el desarrollo de un proyecto geotérmico, iniciando con un módulo de 5,75 MWe, se adjunta un cronograma de actividades (Tabla 1).

La potencialidad geotérmica y contenido de litio en salmueras de la faja andina argentina presentarían similares características dada la ubicación, similitud geológica y volcanológica entre el Campo Geotérmico Cerro Pabellón (Fig. a), respecto de los campos geotérmicos en Argentina.

Por tanto, se obtiene alta la competitividad en la inversión frentes a otras fuentes renovables, siendo ambas iniciativas, generación eléctrica y litio, desde una fuente geotermal, calificadas como fuentes verdes plausible de acceder a mecanismos de apoyo financiero internacional/multilaterales y bonos verdes otorgados a iniciativas en acción climática.