Litio (Li) e acqua

Litio nell’acqua: presenza, chimica, salute e trattamento

Il litio è naturalmente presente in alcune acque sotterranee e superficiali, generalmente sotto forma di ioni litio disciolti (Li⁺). Le concentrazioni variano in funzione della geologia locale e della composizione chimica dell’acqua. La reazione del litio metallico con l’acqua è una situazione diversa dalla presenza di ioni litio già disciolti nell’acqua di approvvigionamento.

Come si presenta il litio nell’acqua?

L’alterazione dei minerali contenenti litio può liberare litio nelle acque sotterranee. Il litio si trova anche in alcune acque saline e salamoie. Le concentrazioni variano tra gli acquiferi e possono essere influenzate dal tipo di roccia, dal contatto tra acqua e roccia, dall’evaporazione e dalla miscelazione con acqua salina. Anche l’attività mineraria, la lavorazione e lo smaltimento di prodotti contenenti litio possono contribuire ai rilasci, a seconda delle condizioni locali.

Nelle acque naturali, il litio è generalmente presente sotto forma di ione disciolto Li⁺ anziché come litio metallico. Il suo trasporto e le sue interazioni con i minerali dipendono dalla composizione chimica dell’acqua, incluse la salinità e la presenza di altri ioni.

Come reagisce il litio metallico con l’acqua?

Il litio metallico allo stato elementare reagisce con l’acqua liquida formando idrossido di litio e idrogeno gassoso:

2 Li(s) + 2 H₂O(l) → 2 LiOH(aq) + H₂(g)

Questa equazione descrive il litio metallico, non lo ione Li⁺ disciolto nelle acque sotterranee, nei fiumi o nell’acqua potabile. Il litio metallico non è la forma normalmente presente nelle acque naturali.

Comportamento nell’ambiente

Il litio è presente in molte rocce e acque naturali, ma le concentrazioni variano considerevolmente da un luogo all’altro. Il litio disciolto può essere trasportato dalle acque sotterranee e superficiali; una parte può interagire con minerali argillosi o sedimenti, a seconda della geochimica locale. Gli effetti sugli organismi acquatici e sulle piante dipendono dalla concentrazione, dall’esposizione e dalla composizione chimica dell’acqua.

La presenza di litio nell’acqua non dimostra di per sé un beneficio per la salute o per l’ambiente. Le evidenze sugli effetti a basse concentrazioni ambientali sono ancora in evoluzione.

Salute e monitoraggio dell’acqua potabile

I composti del litio sono medicinali prescritti ad alcune persone con disturbo bipolare. Il trattamento medico utilizza dosi non paragonabili alla normale esposizione ambientale e richiede un monitoraggio clinico; gli effetti avversi possono includere effetti sulla funzionalità renale e tiroidea. Le evidenze sui possibili effetti sulla salute delle concentrazioni molto più basse riscontrate in alcune fonti di acqua potabile sono limitate e in evoluzione. Gli effetti segnalati durante il trattamento medico non devono essere utilizzati per prevedere gli effetti dell’esposizione a bassi livelli attraverso l’acqua.

L’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti (EPA) non ha stabilito uno standard federale per l’acqua potabile né una raccomandazione sanitaria per il litio. L’EPA utilizza un livello di riferimento sanitario (HRL) non vincolante di 10 µg/L per lo screening e la definizione delle priorità; l’EPA precisa che tale valore non costituisce una determinazione definitiva della concentrazione necessaria per proteggere una popolazione. Il livello minimo di refertazione di 9 µg/L utilizzato nell’ambito della norma dell’EPA sul monitoraggio dei contaminanti non regolamentati è una soglia di refertazione di laboratorio, non un limite sanitario. Questi valori hanno finalità diverse e non devono essere interpretati come confini tra acqua sicura e non sicura. I requisiti e le indicazioni possono variare a seconda della giurisdizione.

Quali tecnologie di trattamento possono ridurre la concentrazione di litio?

L’ebollizione, il riscaldamento e la disinfezione non rimuovono il litio. Le prestazioni del trattamento dipendono dall’acqua di origine, dagli ioni concorrenti, dalla progettazione del sistema e dalle condizioni operative.

• Osmosi inversa: una rassegna dell’EPA di studi su scala pilota e reale ha riportato un’elevata rimozione del litio mediante osmosi inversa negli studi valutati. Le prestazioni effettive variano in funzione della membrana, della composizione chimica dell’acqua e delle condizioni operative; la rassegna non garantisce un risultato specifico per ogni fonte d’acqua.
• Scambio ionico e addolcimento con calce: questi metodi hanno mostrato una rimozione del litio variabile e non costante negli studi esaminati. Non presumere una determinata riduzione senza effettuare prove.
• Filtrazione convenzionale e materiali di trattamento comuni: non si deve presumere che rimuovano efficacemente il litio disciolto. Verificare ogni processo proposto in funzione dell’acqua specifica e dell’obiettivo di trattamento.

Il trattamento a membrana produce anche un flusso di scarto concentrato che richiede una gestione appropriata. Lenntech fornisce informazioni generali su osmosi inversa e scambio ionico.

estrazione diretta del litio

Chimica della salamoia e considerazioni sulla selettività nell’estrazione diretta del litio

Fonti e approfondimenti

• EPA degli Stati Uniti: quinta norma sul monitoraggio dei contaminanti non regolamentati (UCMR 5), comprese le informazioni sul monitoraggio del litio.
• EPA degli Stati Uniti: scheda tecnica — Litio nell’acqua potabile.
• EPA degli Stati Uniti: riepilogo dei dati UCMR 5.
• Servizio geologico degli Stati Uniti: litio nelle acque sotterranee utilizzate per l’approvvigionamento di acqua potabile negli Stati Uniti.
• Inventario scientifico dell’EPA degli Stati Uniti: rassegna degli studi sulla rimozione del litio su scala pilota e reale.

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