La demanda de litio está creciendo a medida que los fabricantes de automóviles aumentan la producción de vehículos eléctricos y las empresas de energía construyen sistemas de baterías más grandes para respaldar la energía eólica y solar. Pero la producción de litio es un proceso lento y costoso desde el punto de vista ambiental. Los métodos de extracción actuales funcionan mejor con depósitos de alta calidad que se encuentran sólo en un número limitado de áreas, y al mismo tiempo utilizan grandes cantidades de tierra y agua.
Ahora, investigadores de Columbia Engineering han desarrollado una nueva técnica de extracción de litio que podría acelerar la producción, reducir la contaminación y aprovechar las reservas a las que las tecnologías existentes tienen dificultades para acceder.
Sus hallazgos, publicados en la revista zoológicodescriben un proceso llamado extracción selectiva con disolventes conmutables, o S3E (pronunciado S tres E). El método utiliza un disolvente sensible a la temperatura para extraer litio directamente de salmueras subterráneas salinas, incluso cuando la concentración de litio es baja o está mezclada con otros minerales que son difíciles de separar.
El nuevo método de extracción de litio muestra una fuerte selectividad
Según el equipo de investigación, S3E demostró una selectividad impresionante durante las pruebas. El sistema extraía litio a un ritmo 10 veces mayor que el sodio y 12 veces mayor que el potasio. También elimina el magnesio, uno de los contaminantes más comunes en las salmueras de litio, mediante un paso de precipitación química que separa el material no deseado.
A diferencia de muchos sistemas actuales de extracción directa de litio, S3E no depende de productos químicos aglutinantes especiales ni de grandes cantidades de posprocesamiento. En cambio, se basa en la forma única en que los iones de litio interactúan con las moléculas de agua dentro de un disolvente que cambia de comportamiento según la temperatura.
A temperatura ambiente, el disolvente absorbe litio y agua de la salmuera. Una vez calentado, el sistema libera litio puro y agua mientras regenera el disolvente para que pueda reutilizarse una y otra vez.
Por qué la producción actual de litio es un problema
Alrededor del 40% del suministro mundial de litio proviene de salmueras subterráneas ubicadas debajo de regiones desérticas. La mayoría de los productores dependen de la evaporación solar, un proceso que bombea grandes cantidades de sal a estanques al aire libre y la expone al sol durante meses o incluso años hasta que se haya evaporado suficiente agua.
Este método depende en gran medida de los climas secos, el terreno llano y las tierras extensas, por lo que sólo es práctico en lugares seleccionados como el desierto de Atacama de Chile y partes de Nevada. Esto requiere un uso significativo del agua en áreas que ya padecen estrés hídrico.
“No hay manera de que la evaporación solar por sí sola satisfaga la demanda futura”, afirmó Ngai Yin Yip, profesor asociado de Ingeniería Ambiental y de la Tierra de La Von Dodolson Crumb en la Universidad de Columbia. “Y hay salmueras prometedoras ricas en litio, como el Mar de Salton en California, donde este método no se puede utilizar en absoluto”.
Las baterías de litio del Mar de Salton pueden alimentar millones de vehículos eléctricos
Para probar el sistema, los investigadores utilizaron salmuera sintética diseñada para imitar las condiciones del Mar Salton de California, un área geotérmica que se cree que contiene suficiente litio para suministrar más de 375 millones de baterías de vehículos eléctricos.
Después de cuatro ciclos de extracción utilizando el mismo lote de disolvente, el equipo recuperó aproximadamente el 40% del litio. Los resultados sugieren que la tecnología podría eventualmente soportar operaciones continuas a gran escala.
“Esta es una nueva forma de extraer litio directamente”, afirmó Yip. “Es rápido, selectivo y fácil de escalar. Y puede funcionar con calor de baja calidad procedente de fuentes residuales o de colectores solares”.
Los investigadores enfatizan que el proyecto aún se encuentra en la etapa conceptual y aún no se ha optimizado completamente en términos de eficiencia o recuperación máxima de litio. Aún así, creen que S3E podría convertirse en una alternativa viable a los estanques de evaporación y la minería de roca dura, que actualmente dominan la producción mundial de litio a pesar de sus inconvenientes ambientales.
Producción más limpia de litio para la transición a energías limpias
Las tecnologías de extracción de litio más limpias pueden volverse cada vez más importantes para la transición a la energía limpia a medida que la demanda mundial de baterías sigue creciendo.
“Hablamos de energía verde todo el tiempo”, dijo Yip. “Pero rara vez hablamos de lo sucias que están algunas cadenas de suministro. Si queremos un cambio verdaderamente sostenible, necesitamos formas más limpias de obtener los materiales que dependen de él. Este es un paso en esa dirección”.
