Modelación hidrogeoquímica de la reinyección de salmueras residuales de litio como estrategia de uso eficiente del recurso hídrico en el Salar de Atacama

Abstract

La creciente demanda global de litio plantea desafíos relevantes en la sostenibilidad de los salares y la gestión del recurso hídrico en zonas áridas. Frente a esto, la Estrategia Nacional del Litio en Chile propone avanzar hacia tecnologías de extracción directa (DLE) más responsables, destacando la reinyección controlada de salmueras residuales como una medida de mitigación clave, reduciendo la dependencia de los estanques de evaporación. Este estudio presenta un modelo hidrogeoquímico conceptual y numérico desarrollado con el software PHAST, herramienta de la United States Geological Survey (USGS) que acopla simulaciones de flujo subterráneo y transporte reactivo de especies químicas. El objetivo principal es evaluar la viabilidad y los efectos de la reinyección de salmueras agotadas en acuíferos profundos, empleando como caso de estudio el sistema lagunar de Tilopozo, en el sector suroriental del Salar de Atacama. El modelo considera condiciones representativas del sistema, incluyendo evaporación, recarga meteórica y subterránea, así como la inyección forzada de salmueras industriales. Se incorpora el transporte reactivo de especies iónicas clave como Li⁺, Na⁺, Cl⁻, junto con procesos de precipitación y disolución en equilibrio de minerales típicos de ambientes salinos (halita, yeso, calcita), además de reacciones de sorción e intercambio iónico. Los resultados muestran que la reinyección de salmueras residuales modifica el gradiente hidráulico local, elevando el nivel freático en hasta 1.5 m con caudales de 15 L/s, e incluso invirtiendo flujos en sectores adyacentes a los pozos. Geoquímicamente, se evidencian cambios significativos en la concentración de litio (de 40 a >1000 mg/L) y también, aumentos en el índice de saturación de halita (de –2.49 a –0.83) con la dolomita (de 0.03 a 1.32), indicando condiciones favorables para la precipitación mineral que podrían reducir la porosidad efectiva. Estos resultados destacan la necesidad de un diseño cuidadoso de pozos y compatibilidad química entre el eluato y el acuífero receptor. El modelo desarrollado constituye una herramienta clave para evaluar escenarios de reinyección en términos de viabilidad técnica y riesgo geoquímico, aportando evidencia para una gestión más sostenible del litio en ambientes salinos complejos.