Extrayendo de las fuentes geotérmicas para satisfacer nuestras necesidades de litio

La búsqueda de más litio

Con el auge de los vehículos eléctricos, la demanda de baterías de iones de litio explotó, al igual que la necesidad de recursos de litio. Se espera que esta demanda siga creciendo exponencialmente, con solo la pendiente de esta curva en cuestión, dependiendo de la velocidad de adopción de los vehículos eléctricos.

Fuente: Statista

Esto ha causado problemas, ya que el litio es difícil de extraer. En el pasado, esto ha causado fluctuaciones salvajes en los precios, lo que ha hecho que los costos de entrada fluctúen fuertemente para los fabricantes de baterías y vehículos eléctricos.

Fuente: Carbon Credit

Actualmente, el litio se produce principalmente a partir de roca dura o de salmueras, ambos requieren mucha energía o consumo de agua.

Una alternativa sería producir litio a partir de salmueras geotérmicas, el agua encontrada en depósitos subterráneos. Sin embargo, esto ha sido difícil desde el punto de vista técnico.

Esto podría haber cambiado gracias al trabajo de investigadores de la Universidad de Rice, que publicaron sus resultados en la prestigiosa publicación PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) bajo el título “Reactor electroquímico de tres cámaras para la extracción selectiva de litio de salmueras¹”.

¿De dónde proviene el litio?

El litio constituye solo el 0,002% de la corteza terrestre y rara vez se encuentra en depósitos concentrados que sean comercialmente viables.

Actualmente, la mayoría de las baterías y el litio refinado del mundo provienen de China. El mineral en sí se extrae principalmente en el “triángulo del litio” (Chile, Argentina, Bolivia), China y Australia.

Fuente: Progress in Natural Science

Esto ha llevado a otros países a buscar fuentes alternativas, con las salmueras subterráneas (agua salada) como una buena candidata. Por ejemplo, se descubrió recientemente que Arkansas podría contener más recursos de litio en salmueras presentes junto a depósitos de petróleo y gas que todos los depósitos de litio conocidos en EE. UU..

Estas salmueras a menudo contienen una concentración relativamente alta de litio. El problema es cómo extraer el litio de estas salmueras, ya que generalmente contienen una mezcla compleja de otros minerales también.

Debido a que estas salmueras están altamente concentradas, se está considerando la extracción directa de litio (DLE) como una alternativa a las piscinas de evaporación utilizadas hasta ahora.

Fuente: Euronews

Extracción directa de litio

La extracción directa se dirige a los átomos de litio a través de un proceso de extracción selectiva. Esto se puede lograr a través de varios métodos:

• Extracción de DLE basada en adsorción, donde el litio se absorbe físicamente por un material dedicado.
• Extracción de DLE basada en intercambio iónico, donde el litio se intercambia con cationes (iones positivos).
• Extracción de DLE basada en extracción con solvente, donde un solvente líquido orgánico absorbe y disuelve el litio lejos de la salmuera.

Fuente: Lithium Harvest

Extracción electroquímica de litio

Otra opción que no se ha explorado mucho es la extracción electroquímica de litio. La idea es utilizar una corriente eléctrica poderosa para separar el litio de los otros minerales en la salmuera.

Como dijimos, estas salmueras contienen muchos otros minerales con tamaños y cargas iónicas similares, incluyendo magnesio, calcio, sodio y potasio. Esto hace que cualquier método basado en propiedades iónicas sea difícil, ya que es necesario repetirlo muchas veces para seleccionar completamente solo el litio.

La alternativa podría ser utilizar corriente eléctrica en su lugar, pero las salmueras a menudo contienen muchos iones de cloruro que pueden convertirse en gas cloro extremadamente tóxico durante los procesos electroquímicos tradicionales para aislar el litio.

El gas cloro, también conocido como halógeno, se utilizó notablemente como gas de combate durante la Primera Guerra Mundial. Sin embargo, el problema de su producción durante la extracción electroquímica de litio ha bloqueado hasta ahora la comercialización de esta tecnología.

Utilizando tecnología de baterías para la extracción de litio

Paradójicamente, las innovaciones en la tecnología de baterías podrían ayudar a resolver el problema de la extracción de litio para las mismas baterías. Los investigadores de la Universidad de Rice utilizaron una membrana de vidrio cerámico conductor de iones de litio (LICGC) recientemente desarrollada, una tecnología a menudo utilizada en baterías pero nunca antes aplicada a la procesamiento de litio. LICGC es un material de electrolito sólido que es un buen candidato para la construcción de baterías de estado sólido.

La membrana es muy efectiva para dejar pasar solo iones de litio mientras retiene los iones de los otros productos químicos.

Reactor electroquímico de 3 cámaras

Los reactores electroquímicos tradicionales para la extracción de litio están diseñados alrededor de 2 cámaras: la primera contiene la salmuera objetivo, y la segunda contiene el litio extraído.

Al agregar la membrana LICGC en el medio, los investigadores crearon una cámara intermedia de tercer nivel, donde principalmente solo el litio puede pasar a través de la LICGC.

“Nuestro campo ha luchado durante mucho tiempo con las ineficiencias y los impactos ambientales de la extracción de litio. Este reactor es un testimonio del poder de combinar la ciencia fundamental con la ingeniería para resolver problemas del mundo real.”

Haotian Wang, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular de Rice.

Durante las pruebas realizadas por los investigadores, la tasa de pureza de litio alcanzada fue del 97,5%. Mientras que las concentraciones de Na+ K+, Mg2+ y Ca2+ fueron tan bajas que cayeron por debajo del límite de detección de los instrumentos de los investigadores.

Más importante aún, es especialmente eficiente a la hora de mantener alejados los iones de cloruro, reduciendo drásticamente la producción de gas cloro. En lugar de consumir mucha energía y producir gases nocivos, solo el 6,4% de la energía total reaccionó con iones de cloruro en el nuevo diseño.

Aún hay algunos problemas que solucionar

Durante sus pruebas, los investigadores notaron un aumento de iones de sodio en la membrana LICGC. Si no se controla, este aumento podría afectar la eficiencia del reactor con el tiempo. Así que hasta que se resuelva, el reactor electroquímico de 3 cámaras no estará listo para su implementación comercial.

Una de las posibilidades consideradas para solucionar el problema sería preprocesar la salmuera para reducir el contenido de sodio.

Otra sería encontrar recubrimientos de membrana especializados para evitar que los iones de sodio se adhieran en primer lugar.

Invertir en litio y tecnología de baterías

Las baterías de iones de litio ya han cambiado el mundo varias veces, desde permitir que las personas lleven dispositivos electrónicos avanzados en todas partes hasta alimentar coches con electricidad solamente.

Podrían hacerlo nuevamente, o otros tipos de baterías, al permitir una red de energía renovable al 100% o permitir la electrificación de aviones cuando alcancen una densidad de energía lo suficientemente alta.

Puedes invertir en empresas relacionadas con baterías a través de muchos corredores, y puedes encontrar aquí, en securities.io, nuestras recomendaciones para los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como en muchos otros países.

Si no estás interesado en elegir empresas específicas de litio o baterías, también puedes buscar ETF de biotecnología como Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X’s Lithium & Battery Tech ETF (LIT), o el WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF, que te proporcionarán una exposición más diversificada para capitalizar la creciente industria de litio y baterías.

O puedes consultar nuestro “Top 10 Battery Metals & Renewable Energy Mining Stocks”.

Empresa de extracción directa de litio

Rio Tinto

Rio Tinto es un gigante de la industria minera (el segundo más grande del mundo), con una fuerte presencia en la minería de hierro, así como en cobre, aluminio, oro, uranio, etc.

Rio Tinto está expandiéndose rápidamente, notablemente con el proyecto de mega mina de hierro de Simandou en Guinea y la mina de cobre de Oyu Tolgoi, el proyecto más grande en la historia de Mongolia.

Rio Tinto se espera que proporcione el 25% del crecimiento de los volúmenes de suministro de cobre global en los próximos 5 años.

Recientemente, ha hecho una entrada masiva en el sector de la minería de litio, con la adquisición de la gigante del litio Arcadium Lithium, ella misma el resultado de la fusión en 2023 de los grandes productores de litio Allkem & Livent, lo que la convierte en el tercer productor de litio más grande del mundo.

Fuente: Arcadium

La fusión creó una empresa en todas las etapas de producción y procesamiento de litio. Arcadium tiene planes de expansión para más que duplicar su capacidad para finales de 2028

Innovaciones de Arcadium

Extracción directa de litio

En cuanto a esta adquisición, lo que se ha descrito como “el verdadero premio de Rio Tinto” es la tecnología de extracción directa de litio (DLE) de Arcadium. Arcadium ha estado trabajando en DLE desde 1996, en combinación con estanques de evaporación, y recientemente hizo progresos significativos para hacerlo comercialmente viable como un método de extracción independiente.

Notablemente, Livent adquirió ILiAD Technologies en 2023.

“La plataforma de tecnología ILiAD combina un adsorbente selectivo de litio superior con procesamiento de lecho contracorriente continuo”

“Livent es el principal practicante y el usuario más grande de procesos de producción basados en DLE, y estamos emocionados de que hayan reconocido las ventajas que ILiAD aporta al futuro de DLE.

Parece que la larga experiencia de Arcadium con DLE, y la “amplia gama de salmueras con litio bajo una amplia variedad de condiciones” de ILiAD fueron una razón principal para la decisión de Rio Tinto de adquirir Arcadium, además de su baja valoración debido a la naturaleza cíclica de los mercados de litio.

Mientras que a largo plazo, la extracción electroquímica de litio podría reemplazar los métodos basados en adsorbentes, también es probable que la experiencia en DLE a gran escala pague si este se convierte en el método principal de extracción de litio en el futuro.

Lámina de litio

Arcadium también desarrolló LIOVIX, una forma de lámina de litio imprimible que podría utilizarse para mejorar el rendimiento de las baterías, reducir los costos de fabricación y reducir el uso de litio.

Fuente: Arcadium

Perfil verde de Rio Tinto

La adquisición de Arcadium colocó firmemente a Rio Tinto en el campo de los innovadores de la industria minera después de su innovación en la extracción de cobre a través de su empresa Nuton. La nueva tecnología de Nuton permite una tasa de recuperación de cobre de la mena extraída mucho más alta.

La producción de aluminio de Rio Tinto es de baja emisión de carbono, gracias a que se utiliza energía hidroeléctrica para refinar la bauxita en alúmina y luego en aluminio.

Rio Tinto también invirtió en otros proyectos de litio, recientemente adquirió el proyecto Ricon en Argentina y el proyecto de litio Jadar en Serbia (potencialmente el proyecto de litio más grande de Europa).

Debido a sus recientes adquisiciones y nuevos proyectos, Rio Tinto debería verse cada vez más como un minero de hierro en su núcleo, con un perfil verde en crecimiento y un fuerte crecimiento en todos los metales necesarios para la transición energética, especialmente cobre, aluminio de baja emisión de carbono y litio.

Referencia de estudio:

^{1. Feng, Y., Park, Y., Hao, S., Fang, Z., Terlier, T., Zhang, X., Qiu, C., Zhang, S., Chen, F., Zhu, P., Nguyen, Q., Wang, H., & Biswal, S. L. (2024). Reactor electroquímico de tres cámaras para la extracción selectiva de litio de salmueras. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(47), e2410033121. https://doi.org/10.1073/pnas.2410033121}