In 1929 werd 7UP frisdrank geadverteerd als een "Bib-label Lithiated Lemon-Lime Soda" en later 7UP Lithiated Lemon Soda. De populaire drank bevatte inderdaad lithiumcitraat, een verbinding gemaakt van het element lithium, dezelfde die wordt aangetroffen in de huidige lithium-ionbatterijen. Er is geen bevestigde verklaring voor de 7 in 7UP, maar sommige mensen hebben gespeculeerd dat dit komt omdat de atoommassa van lithium bijna 7 is (het is 6,94, maar misschien zijn ze naar boven afgerond).

Toch was lithiumcitraat (lithiumzout) een ingrediënt in de drank tussen 1929 en 1948 toen de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) het gebruik in frisdrank en bier verbood.

Waarom stopten bedrijven in de eerste plaats lithium in hun dranken? Eeuwenlang werd gedacht dat lithium-warmwaterbronnen medicinaal waren en in de 19e eeuw werd lithium gebruikt om jicht te behandelen - inclusief 'hersenjicht'. Het werd eind 19e en begin 20e eeuw ook voorgeschreven voor manie en melancholische depressie, dus het element had een goede reputatie.

Maar tegenwoordig is er meer vraag naar lithium dan ooit tevoren. En hoewel de meeste mensen waarschijnlijk denken aan het element in termen van batterijen voor laptops en EV's, wordt het element gebruikt voor dingen die veel verder gaan dan technologie. In feite wordt lithium nog steeds gebruikt om bepaalde stemmingsstoornissen te behandelen; het wordt al tientallen jaren gebruikt in hightech lenzen bij het FERMILAB protonconversiesysteem; en het helpt glaswerk en keramiek te stabiliseren. Er zijn zelfs mensen die geloven dat microdosering gunstig zou zijn voor de geestelijke gezondheid (daarover later meer).

1. Lithiumkenmerken
2. Frisdrank, batterijen en stemmingsstabilisatoren
3. De lithiumdriehoek
4. Is lithium gevaarlijk?
5. Lithium is nuttig, maar moeten we het opnieuw gaan drinken?

Lithiumkenmerken

Lithium is een van de lichtste elementen op aarde. Het atoomnummer is 3 en de atoommassa is 6,94. Net als andere metalen is lithium zacht en kneedbaar. Het is zilver van kleur en heeft de dichtheid van een blok dennenbos, zegt Michael McKibben, een onderzoeksprofessor in de geologie bij de afdeling Aard- en planeetwetenschappen aan de Universiteit van Californië, Riverside.

Johan August Arfwedson ontdekte lithium in 1812 toen hij lithiumsilicaatmineralen, waaronder petaliet, aan het afbreken was op het Zweedse eiland Utö. Hij ontdekte dat petaliet het voorheen onbekende metaal lithium bevatte. "Dus Arfwedson en zijn professor besloten het nieuwe element te noemen naar het Griekse woord voor steen, lithos, om de ontdekking ervan weer te geven in mineralen in plaats van in planten en dieren", zegt McKibben. Tegenwoordig zijn gesteenten een primaire bron van lithium, hoewel het ook wordt aangetroffen in warmwaterbronnen en onder gedroogde meerbeddingen.

Eeuwenlang was het bekend dat mensen baden in lithium-warmwaterbronnen vanwege hun vermeende geneeskrachtige voordelen, zoals die in Lithia Springs, Georgia. Het Sweet Water Hotel and and Health Resort dat daar ooit stond was zo beroemd dat mensen als Mark Twain, de Vanderbilts en verschillende presidenten, waaronder Theodore Roosevelt, op bezoek kwamen. Tegenwoordig bevatten warmwaterbronnen, geothermische gebieden en zoutwater vaak grote hoeveelheden lithium. Net als pegmatieten en graniet bevatten vulkanische rotsen veel lithium, legt McKibben uit. "Elk proces dat die rotsen weert tot klei, of verdampingsprocessen die pekel concentreren, kan het lithium verder verrijken in die omgevingen waar we zien dat lithium wordt gedolven."

Frisdrank, batterijen en stemmingsstabilisatoren

"Het klopt dat mensen aan batterijen denken, want dat is ongeveer 75 procent van het gebruik", zegt McKibben. "Je kunt alle dingen die je hebt met lithium-ionbatterijen beoordelen en de lijst groeit:auto's, medicijnen, fietsen, scooters, telefoons, tablets, maaiers. Ik heb een onkruidverdelger die op lithiumbatterijen werkt."

Ondanks het verbod op lithium in dranken, is het tegenwoordig een effectieve orale behandeling voor stemmingsstoornissen (je consumeert het gewoon niet in limoen-limoensoda). Het heet Lithobid, maar sinds de jaren vijftig hebben farmaceutische bedrijven gerichte synthetische alternatieven toegevoegd.

Heb je je ooit afgevraagd hoe overgangslenzen werken of waarom getinte ruiten donkerder worden als reactie op de zon? De kracht van lithium!

"Veel moderne ramen in huizen worden donker in fel zonlicht, en dat komt door de lithiumverbindingen in het glas", legt McKibben uit. "Het lithium in glas is een laag lithiumionen die migreert als reactie op het zonlicht en vervolgens het glas donkerder maakt." Het andere dagelijkse gebruik van lithium is in keramiek en glazen, omdat lithium de duurzaamheid van keramiek en glazen verbetert en de kleur helpt stabiliseren.

De lithiumdriehoek

Lithiummijnbouw is tegenwoordig booming, vooral dankzij de toename van EV-voertuigen en de vraag naar lithium voor de oplaadbare batterijen. De race is begonnen om het element te ontginnen en hoewel het is gedolven in Noord-Carolina, Nevada en Canada, komt het meeste lithium in de wereld uit Zuid-Amerika en Australië. De "lithiumdriehoek" is een regio waar Chili, Argentinië en Bolivia elkaar ontmoeten in de Atacama-woestijn. Hier wordt lithium opgepompt van onder droge meerbeddingen genaamd salares , het Spaanse woord voor droge meerbeddingen, en vervolgens in verdampingsvijvers gestopt.

De Atacama Salar is een zoutvlakte in Chili en is 's werelds grootste lithiumproducerende afzetting. Het produceert momenteel ongeveer een derde van het wereldwijde lithium en is ongeveer zo groot als Yosemite National Park. "Je kunt ze vanuit de ruimte zien", benadrukt McKibben. "Ze zijn enorm. Elk van die vijvers is zo groot als een voetbalveld en er zijn er honderden. Dat is wat het milieu in Chili teistert."

Hoewel mijnbouwprocessen variëren (en zeer geheimzinnig kunnen zijn), werken ze in principe als volgt:Lithium wordt gewonnen uit een mineraalrijke pekel onder de grond en wordt naar de oppervlakte gebracht om te verdampen in grote bassins. De resterende zoutoplossing wordt in verschillende fasen behandeld totdat het lithium klaar is voor gebruik. Het proces is zeer destructief voor de omgeving. Het plantenleven sterft af, lagunes drogen op en lokale dieren verliezen de toegang tot hun gebruikelijke broedplaatsen.

"De vijvers verbruiken enorme hoeveelheden water en chemicaliën en veroorzaken enorme milieuschade aan het aardoppervlak. Daarom is dit concept van directe lithiumextractie uit geothermische pekels en olieveldpekels de laatste jaren van de grond gekomen, omdat die veel minder verbruiken water en verstoor het land niet", legt McKibben uit.

Hij zegt ook dat de voetafdruk van een geothermische faciliteit voor directe lithiumwinning in de buurt van de Salton Sea in Californië ongeveer 40 acres (40,4 hectare) is en 10 keer minder water verbruikt en een lithiumproduct in dagen produceert. Daarentegen is de voetafdruk van een verdampingsvijver in Chili meer dan 3.000 acres (1.214 hectare), en het duurt twee jaar om lithium te maken.

Is lithium gevaarlijk?

We hebben besproken hoe lithiummijnbouw schadelijk is voor het milieu, maar het kan ook negatieve gevolgen voor de gezondheid hebben als het in grote hoeveelheden wordt geconsumeerd en onder de juiste omstandigheden explosief kan zijn.

"Lithium is relatief onstabiel, het heeft slechts drie protonen in zijn kern en het heeft een losjes vastgehouden buitenste, onbetaalde derde elektron. Het geeft dat derde elektron graag gemakkelijk af", legt McKibben uit, en dit maakt het gemakkelijk voor lithium om te reageren , vooral met water, zuurstof en stikstof. "Ongecoat lithiummetaal zal behoorlijk heftig reageren met water om lithiumhydroxide-oplossing te vormen, en vervolgens waterstofgas, dat ontvlambaar is als onderdeel van die reactie, waarbij warmte vrijkomt. Dus dat is de reden voor branden geassocieerd met lithium."

Lithium-ionbatterijen kunnen vlam vatten door de elektrolyten in de batterijen. McKibben zegt dat ze een ontvlambare organische verbinding zijn, en als er een defect is in een lithium-ionbatterij, kan er kortsluiting optreden. Of de batterij kan oververhit raken of van buitenaf worden doorboord, en beide problemen kunnen ervoor zorgen dat lithiummetaal reageert met water of lucht. De batterijen zijn de afgelopen 10 jaar verantwoordelijk geweest voor verschillende branden in vliegtuigen en op luchthavens.

"Dan krijg je smartphones, laptops en autobatterijen die gaan branden", zegt McKibben. "Lithiumbatterijbranden vormen een groeiend gevaar, vooral in vliegtuigen, en dat is de ergste plaats die ik kan bedenken om een ​​batterijbrand te hebben." Onderzoekers blijven zoeken naar een stabieler - en minder ontvlambaar - alternatief voor vloeibare of gelelektrolyten.

Wat betreft de reden waarom de FDA eind jaren '40 lithium in frisdranken verbood, was het simpelweg omdat mensen er gewoon te veel van consumeerden. En niet alleen van hun favoriete frisdranken. Ze haalden het uit hun bier, als medische behandeling en zelfs als natriumarm alternatief voor tafelzout. Mensen namen een overdosis en ondervonden bijwerkingen van lithiumtoxiciteit, waaronder misselijkheid, braken, tremoren en nierbeschadiging.

Lithium is nuttig, maar moeten we het opnieuw gaan drinken?

Weet je nog dat we zeiden dat er sommigen waren die dachten dat microdoses lithium goed zouden kunnen zijn voor onze geestelijke gezondheid? In 2014 suggereerde een psychiater en faculteitslid van het Weill Cornell Medical College, Anna Fels, in een New York Times OpEd-artikel dat we beginnen met het onderzoeken van de effecten die reguliere doses lithium kunnen hebben op de samenleving.

"Het onderzoek tot nu toe suggereert sterk dat het aantal zelfmoorden zou afnemen, en misschien zelfs andere gewelddadige handelingen. En misschien zou het dementiecijfer afnemen", schrijft ze in haar artikel:"Moeten we allemaal een beetje lithium nemen?" Kan een kleine dosis lithium in de watervoorziening het aantal zelfmoorden, verkrachtingen en moorden in de VS echt verminderen? Fels lijkt te denken dat we, ondanks een slechte reputatie van een snafu uit het midden van de 20e eeuw, moeten overwegen het onderwerp opnieuw op te nemen.

En een meta-analyse uit 2020 van eerdere studies, gepubliceerd in het British Journal of Psychiatry, waarin werd onderzocht hoe natuurlijk voorkomend lithium in leidingwater correleert met lagere niveaus van zelfmoord bij lokale bevolkingsgroepen, lijkt het met haar eens te zijn. Op dit moment kiezen we echter voor een duik in een minerale warmwaterbron.

Lithium is one of the three elements known to exist during the Big Bang. However, scientists observed more lithium than theoretically should have been produced. In 2020, Arizona State researchers discovered another source of lithium, exploding stars, aka classical novae, which explains why there is more lithium than scientists initially expected. Stellar, dude.