Descubren una química única en los yacimientos más importantes de litio del mundo
Un nuevo estudio revela que el boro, y no el carbono, es el verdadero regulador del pH en las salmueras de litio. El hallazgo redefine la geoquímica de los salares clave para la transición energética.
Por Enrique Coperías
El Salar de Uyuni es el mayor desierto de sal del mundo, ubicado en el suroeste de Bolivia. Además de su valor turístico, contiene la mayor reserva global de litio en salmuera, lo que lo convierte en un punto estratégico para la industria de baterías y energía renovable. Foto: Matheus Oliveira
En pleno auge de la transición energética global, el litio ha adquirido un papel protagónico como mineral estratégico. Fundamental en la fabricación de baterías para automóviles eléctricos y almacenamiento de energía renovable, este metal ligero proviene en gran medida —alrededor del 40% de la producción mundial— de salmueras altamente salinas ubicadas en salares de América del Sur y Asia.
Pero en medio de esta bonanza extractiva, un enigma geológico ha capado la atención de científicos: ¿por qué las salmueras de litio, inicialmente neutras, se vuelven intensamente ácidas durante el proceso de evaporación?
Un estudio publicado en la revista Science Advances, liderado por un equipo de la Universidad Duke, en Estados Unidos, ha dado con una respuesta sorprendente: la acidez no se debe al dióxido de carbono o a los carbonatos, como sucede en la mayoría de las aguas naturales, sino a un actor inesperado y hasta ahora subestimado: el boro.
«Hemos descubierto que el pH de las salmueras en estas regiones está controlado casi por completo por el boro, a diferencia del agua de mar y otras aguas salinas comunes —dice Avner Vengosh, profesor de Calidad Ambiental y presidente de la División de Ciencias de la Tierra y el Clima en la Nicholas School of the Environment de la Universidad Duke y supervisor de la investigación. Y añade— Es un paisaje geoquímico totalmente distinto, como estudiar un planeta extraterrestre».
El caso del Salar de Uyuni
El estudio se centró en el Salar de Uyuni, en Bolivia, el mayor depósito conocido de litio en salmuera del planeta. Situado en una altiplanicie árida a más de 3.600 metros de altitud, este desierto de sal contiene bajo su superficie aguas hipersalinas saturadas de litio, boro y otros minerales.
Para extraer el litio, se bombea la salmuera natural desde acuíferos subterráneos hacia una serie de estanques superficiales donde se evapora gradualmente el agua bajo el sol del altiplano. De este modo, se concentra progresivamente el contenido mineral.
Lo que los investigadores encontraron al analizar estas aguas y las sales asociadas fue una transformación química notable. Mientras que las salmueras naturales del salar tenían un pH cercano a la neutralidad, las muestras tomadas de los estanques de evaporación eran altamente ácidas, con valores tan bajos como 3,2. Esta acidificación extrema, según los análisis computacionales realizados con modelos geoquímicos avanzados, se debe principalmente a la presencia y evolución del boro.
«Mediante una cadena de reacciones geoquímicas, la alcalinidad aportada por los carbonatos se reduce en la salmuera del Salar de Uyuni, mientras que la alcalinidad del boro se vuelve predominante», dice Gordon Williams, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el laboratorio de Vengosh.
Resultados clave: el boro como regulador dominante del pH
En la mayoría de las aguas naturales, desde los ríos hasta el océano, la alcalinidad —capacidad de una solución para resistir cambios de pH— está dominada por los compuestos de carbono inorgánico: bicarbonato (HCO₃⁻) y carbonato (CO₃²⁻). Pero en las salmueras de litio, esta regla cambia radicalmente.
El equipo descubrió que la mayor parte de la alcalinidad en las salmueras del Salar de Uyuni —hasta un 98%— se debe a compuestos de boro, especialmente el ácido bórico (B(OH)₃) y sus formas ionizadas, como el borato (B(OH)₄⁻). A medida que la salmuera se evapora, el boro se concentra y el ácido bórico comienza a disociarse, liberando iones hidrógeno (H⁺) al medio, lo que disminuye drásticamente el pH.
«La integración del análisis químico con el modelado geoquímico nos ayudó a cuantificar las diferentes estructuras moleculares del boro que contribuyen a la alcalinidad en estas salmueras de litio», señala Paz Nativ, investigadora posdoctoral también integrante del equipo.
Este proceso no solo genera acidez, sino que también pone en duda cómo se interpreta la química de estas aguas en otros estudios. Muchos análisis previos asumen que la alcalinidad proviene exclusivamente del carbono inorgánico, lo que puede llevar a sobreestimar la cantidad de dióxido de carbono disuelto y subestimar la importancia del boro.
Los investigadores tomaron muestras de salmuera de estanques de evaporación como éste, situado en el Salar de Uyuni, en Boliva. Credit: Avner Vengosh / Duke University Nicholas School of the Environment
Un patrón global: Salar de Atacama, de Qaidam y otros
Para comprobar si este fenómeno era exclusivo del Salar de Uyuni o si podía extenderse a otros depósitos de litio en el mundo, el equipo analizó datos geoquímicos de más de trescientas salmueras procedentes de salares de Chile, Argentina, China y otros países. Los resultados fueron consistentes: donde hay altos niveles de boro, hay también una fuerte correlación con la disminución del pH durante la evaporación.
En el Salar de Atacama, por ejemplo, el pH de la salmuera cae de 7,4 a 2,5 en las etapas finales de concentración, mientras que el contenido de boro puede superar los 600 mmol/kg. Por su parte, en la llanura salada de Qarhan, en el Tíbet, el patrón se repite con descensos de pH hasta 4,8. El vínculo entre borato, acidez y litio se confirma en todos los casos.
El estudio también pone de relieve la influencia de otros factores, como la proporción entre cationes divalentes (caso del magnesio) y monovalentes (caso del sodio), que afectan cómo se comportan los compuestos de boro en solución y su capacidad de acidificar el medio.
Un nuevo modelo para estimar el pH y la alcalinidad
Para facilitar el análisis de estas salmueras sin necesidad de recurrir a modelos computacionales, el equipo desarrolló una ecuación empírica que permite calcular la constante de disociación del ácido bórico (pK)* en función de variables como la salinidad, el pH, y las concentraciones de boro, sodio, potasio, calcio y magnesio.
En palabras de Williams y sus colegas, esta herramienta, que demostró una alta precisión en todas las muestras analizadas, puede ayudar a ingenieros, geoquímicos y técnicos ambientales a estimar con mayor exactitud la alcalinidad real de las salmueras de litio, así como sus posibles impactos ecológicos cuando son liberadas al medioambiente o reinyectadas al subsuelo tras la extracción del litio.
Implicaciones para la industria y el medioambiente
El hallazgo tiene profundas implicaciones para la industria del litio. Muchas tecnologías emergentes de extracción directa de litio (DLE) requieren de un control estricto del pH para optimizar el proceso. Si el boro es el principal responsable de regular ese pH, ajustar su concentración o gestionar su comportamiento químico será clave para mejorar la eficiencia del proceso.
Además, el manejo de las salmueras residuales —ricas en boro y ácidas— plantea desafíos ambientales. Su liberación sin tratamiento adecuado puede alterar la química de los ecosistemas locales o contaminar los acuíferos. El estudio sugiere que una evaluación correcta de su impacto requiere considerar el papel del boro, algo que hasta ahora no se incluía sistemáticamente en los estudios de impacto ambiental.
«Esta investigación no solo ayuda a entender mejor cómo se comportan las salmueras durante la evaporación, sino que también proporciona herramientas prácticas para su gestión responsable», afirma Vengosh.
Para extraer el litio del Salar de Uyuni, la salmuera se bombea desde acuíferos subterráneos a estanques donde el sol del altiplano evapora el agua, concentrando así los minerales disueltos. Foto: Alexander Schimmeck
Más allá del litio: una puerta a nuevas preguntas científicas
El equipo de Duke también sugiere que este nuevo conocimiento puede ser útil para otras áreas de la geoquímica, como el estudio de paleoclima, la reconstrucción de ambientes antiguos a partir de sedimentos evaporíticos y la interpretación de datos isotópicos del boro en distintos contextos.
Por otro lado, los resultados abren nuevas líneas de investigación sobre cómo otros minerales de boro, como la ulexita, se forman y precipitan durante la evaporación. Este proceso puede modificar aún más el equilibrio entre las formas de boro (B3 y B4), afectando así no solo la química, sino también la mineralogía de los salares.
En un contexto de creciente demanda por litio, el descubrimiento del papel crucial del boro en la química de las salmueras redefine nuestra comprensión de estos sistemas. Este pequeño elemento, muchas veces relegado a un segundo plano, emerge como el principal regulador del pH y la alcalinidad en los salares del mundo. Una pieza clave, invisible a simple vista, pero fundamental para que la transición energética del siglo XXI no solo sea eficiente, sino también sostenible. ▪️
Información facilitada por la Nicholas School of the Environment de la Universidad Duke
Fuente: Gordon D. Z. Williams et al. The role of boron in controlling the pH of lithium brines. Science Advances (2025). DOI:10.1126/sciadv.adw3268
