El proyecto es liderado por Claudia Núñez, doctora en química, académica del Departamento de Química UCN e investigadora asociada de Lithium I+D+i, especialista en procesos de extracción de litio, y financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) y SQM, en Antofagasta.
Ciencia y Medio Ambiente18/12/2024
Tras un año de trabajo en laboratorio con muestras de salmuera sintética, comienzan las pruebas en entorno semireal de la tecnología electroquímica para la extracción de litio desde el Salar de Atacama. El estudio “Sistema electroquímico integrado, tipo flujo, para la extracción de litio desde salmueras provenientes del salar de Atacama” es financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) y SQM, y ejecutado por el Departamento de Química de la Universidad Católica del Norte (UCN) y Lithium I+D+i. El proyecto concluirá en mayo de 2025.
Si bien existen otras tecnologías como las tecnologías de adsorción (fenómeno de disolución de átomos, iones y moléculas), intercambio iónico, nanofiltración que ya están a escala de piloto y se pone a prueba en algunos salares, a nivel de tecnologías de Extracción Directa de Litio (EDL), las soluciones electroquímicas están algo más rezagadas y Chile destaca entre los líderes en esta línea investigativa.
“A diferencia de otras minas, el salar es una mina viva, en constante dinamismo. La composición química de la salmuera varía según las condiciones ambientales, incluso estacionales y por ende, la salmuera con la que trabajamos, no es constante. Eso es lo más desafiante de este estudio, probar tecnologías que funcionan en nuestro Salar de Atacama, pero posiblemente que no sean replicables con exactitud en otros lugares del mundo, razón por la cual siempre deben ser adaptadas localmente. Los resultados de este estudio son de gran interés para países con salares ubicados en el triángulo de litio -zona limítrofe entre Chile, Bolivia y Argentina-, pero también para aquellos demandantes de litio, como son China, Japón y Europa”, explica Claudia Núñez, doctora en química e investigadora asociada de Lithium I+D+i y líder del proyecto.
USO DE AGUA
Gracias a esta investigación, la doctora Núñez probará un amplio abanico de sistemas de extracción, evaluando eficiencia y costos, además de vida útil de los materiales. Para la especialista, la variable más relevante es el costo energético que podría tener y su rendimiento en cuanto al uso de agua, abriendo la posibilidad de reinyectarla al salar. Al equipo de Claudia Núñez, se suman los investigadores Sergio Conejeros y Jonathan Cisterna, además del investigador postdoctoral Víctor Rojas.
Actualmente, la producción de litio involucra procesos de muy largo plazo. Las nuevas tecnologías atenderían este problema operacional, reduciendo los tiempos de obtención de litio. Se estima que el proceso de la salmuera toma entre 12 a 17 meses para poder llegar a un nivel de concentración, donde se pueda llevar a una planta para generar un carbonato de líquido e hidróxido de líquido. No obstante, el rendimiento actual de Chile está bajo el 50%, abriendo una importante ventana de mejora.
“A diferencia de otras minas, el salar es una mina viva, en constante dinamismo. La composición química de la salmuera varía según las condiciones ambientales, incluso estacionales y por ende, la salmuera con la que trabajamos, no es constante”.
ELECTROQUÍMICA
“La tecnología propuesta consiste en un sistema de recuperación electroquímica de litio tipo flujo, compuesto por dos electrodos modificados con un material captador de litio. El proceso opera en ciclos donde se aplican potenciales negativos para adsorber litio desde la salmuera y potenciales positivos para liberarlo en una disolución de recuperación. Sin embargo, estos ciclos provocan deformaciones en la estructura de los electrodos, lo que afecta la vida útil de la tecnología. Además, se está evaluando su respuesta ante posibles interferentes presentes en matrices complejas, como las salmueras, para garantizar la eficiencia del sistema bajo condiciones reales”, añade Núñez.
La primera etapa del proyecto finalizó en agosto y se centró en el desarrollo y diseño de los electrodos. Dichos electrodos fueron probados con éxito en salmueras sintéticas, y ahora se inicia el trabajo en salmueras reales. Posteriormente, se diseñará la celda de flujo y se comparará con otras tecnologías operativas en faenas de Atacama.
Sobre Lithium I+D+i UCN
En Lithium I+D+i están centrados en la investigación, desarrollo e innovación en baterías de litio desde 2022 gracias a un convenio entre la Universidad Católica del Norte y la empresa minera SQM. Desde entonces, Lithium I+D+i desarrolla investigaciones a lo largo de la cadena de valor, desde la producción de litio, nuevos materiales para celdas de baterías, sistemas electrónicos y aplicaciones hasta procesos de reciclaje sustentable. Asimismo, contribuye a la formación de capital humano avanzado e impulsa la creación de infraestructura científico tecnológica de vanguardia para su funcionamiento, con un plazo de ejecución de ocho años. www.lithium.ucn.cl
El prometedor futuro
del litio a nivel mundial
El futuro del litio es muy prometedor y crucial debido a su papel esencial en la transición hacia energías más limpias y sostenibles. A continuación, se destacan algunas de las principales tendencias y desarrollos que podrían definir el futuro de este mineral:
Demanda creciente por baterías: El litio es un componente clave en las baterías recargables, especialmente para vehículos eléctricos (VE) y sistemas de almacenamiento de energía renovable. A medida que la adopción de vehículos eléctricos sigue en aumento y la capacidad de almacenamiento de energías renovables como la solar y eólica crece, la demanda de litio se disparará.
Exploración y producción: A medida que se intensifique la demanda, aumentará también la exploración de nuevas fuentes de litio. Se están evaluando diferentes formas de extraer litio, como la minería de salares (por ejemplo, en Chile, Argentina y Bolivia), la minería en roca dura y los métodos de extracción directa de litio de fuentes geotérmicas o incluso de aguas residuales. También están surgiendo tecnologías más sostenibles y menos destructivas para la extracción de litio.
Innovaciones en baterías: Si bien el litio es crucial hoy en día, hay esfuerzos para desarrollar nuevas tecnologías de baterías que puedan usar otros materiales o mejorar la eficiencia de las baterías actuales. Investigaciones en baterías de sodio, por ejemplo, podrían ofrecer alternativas al litio, pero es probable que el litio siga siendo dominante a corto y mediano plazo debido a su alta densidad energética.
Reciclaje de baterías: A medida que el parque de vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos aumenta, también lo hace la necesidad de gestionar el reciclaje de baterías. El litio es valioso, por lo que las empresas están invirtiendo en procesos de reciclaje para recuperar litio y otros materiales valiosos de las baterías desechadas, lo que puede ayudar a mitigar la presión sobre las reservas naturales de litio.
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