La demanda mundial de extracción de litio crece cada día y está especialmente impulsada por un mayor uso del litio en las nuevas tecnologías de baterías electrónicas de consumo y en los coches eléctricos. Aunque probablemente haya oído hablar de las baterías de litio, es posible que quiera saber de dónde viene todo ese litio y cómo se produce. Si es así, puede que se pregunte «¿qué es la extracción de litio y cómo funciona?»
La extracción y el procesamiento del litio pueden depender en gran medida de la fuente del metal, por lo que en este artículo echaremos un vistazo a algunas de las estrategias más típicas de producción de litio y cómo se comparan.
¿Qué es la extracción de litio?
El litio es un metal alcalino altamente reactivo que ofrece una excelente conductividad térmica y eléctrica. Estas propiedades lo hacen especialmente útil para la fabricación de vidrio, lubricantes de alta temperatura, productos químicos, farmacéuticos y baterías de iones de litio para coches eléctricos y electrónica de consumo. Sin embargo, debido a su alta reactividad, el litio elemental puro no se encuentra en la naturaleza, sino que está presente como componente de sales u otros compuestos. Asimismo, la mayor parte del litio comercial está disponible en forma de carbonato de litio, que es un compuesto comparativamente estable que puede convertirse fácilmente en otras sales o productos químicos.
Las sales de litio se encuentran en depósitos subterráneos de salmuera, mineral y arcilla, así como en el agua de mar y en las salmueras/agua de pozos geotérmicos. Por definición, la extracción de litio es un conjunto de procesos químicos en los que el litio se aísla de una muestra y se convierte en una forma vendible de litio, generalmente un compuesto estable pero fácilmente convertible, como el carbonato de litio. La mayoría de los procesos de extracción de litio implican alguna forma de minería para llegar a depósitos subterráneos de minerales ricos en litio o salmueras.
Aunque el litio es bastante abundante tanto en la tierra como en el mar, sólo unas pocas fuentes se consideran económicamente viables. Se espera que esto cambie en los próximos años a medida que las nuevas tecnologías hagan que la extracción de fuentes alternativas de litio sea más competitiva en cuanto a costes.
¿Cómo funciona la extracción de litio?
El litio comercial procede de dos fuentes principales: los depósitos subterráneos de salmuera y los depósitos de minerales. Los métodos de extracción y procesamiento del litio varían en función del material de origen, e incluyen los siguientes:
Extracción convencional de salmueras de litio
Una cantidad abrumadora del litio actual se extrae de depósitos de salmuera líquida que se encuentran debajo de salinas, conocidas como salares, la mayoría de los cuales se encuentran en el suroeste de Sudamérica y China. Otros recursos de salmuera ricos en litio son las salmueras geotérmicas y de yacimientos petrolíferos, que se tratan a continuación.
La recuperación de salmueras de litio suele ser un proceso sencillo pero largo que puede durar desde varios meses hasta varios años. Es necesario perforar para acceder a los depósitos subterráneos de salmuera del salar, y la salmuera se bombea a la superficie y se distribuye a los estanques de evaporación. La salmuera permanece en el estanque de evaporación durante un período de meses o años hasta que la mayor parte del contenido de agua líquida se ha eliminado mediante la evaporación solar. Las salmueras de los salares son muy concentradas y, además de litio, suelen contener también potasio y sodio. Las instalaciones suelen operar con varias balsas de evaporación de gran tamaño y de diferentes edades, y pueden extraer otros metales (por ejemplo, potasio) de las balsas más jóvenes mientras esperan que el contenido de litio alcance una concentración óptima para su posterior procesamiento. En algunos casos, se utiliza la ósmosis inversa (OI) para concentrar la salmuera de litio y acelerar el proceso de evaporación.
Una vez que la salmuera de un estanque de evaporación ha alcanzado una concentración ideal de litio, la salmuera se bombea a una instalación de recuperación de litio para su extracción. Este proceso varía según la composición del yacimiento de salmuera, pero suele conllevar los siguientes pasos:
- Pretratamiento. Este paso suele emplear la filtración y/o la purificación por intercambio de iones (IX) para eliminar cualquier contaminante o componente no deseado de la salmuera.
- Tratamiento químico. A continuación, puede aplicarse una serie de disolventes y reactivos químicos para aislar los productos y subproductos deseados mediante precipitación.
- Filtración. La salmuera se filtra para separar los sólidos precipitados.
- Producción de litio vendible. La salmuera se trata finalmente con un reactivo, como el carbonato de sodio para formar carbonato de litio, y el producto se filtra y se seca para su venta. Dependiendo del producto deseado, pueden aplicarse diferentes reactivos para producir otras formas de litio comúnmente vendidas, como hidróxido de litio, cloruro de litio, bromuro de litio y butil litio.
Una vez completado el proceso de extracción de litio, la solución de salmuera restante se devuelve al depósito subterráneo.
Extracción de litio de roca dura/espodumeno
Aunque representan una parte relativamente pequeña de la producción mundial de litio, los yacimientos de minerales producen casi 20 toneladas de litio al año. Más de 100 minerales diferentes contienen alguna cantidad de litio, sin embargo, sólo cinco se extraen activamente para la producción de litio. Entre ellos se encuentra el espodumeno, que es el más común con diferencia, así como la lepidolita, la petalita, la ambligonita y la eucriptita.
Los yacimientos de minerales son a menudo más ricos en contenido de litio que las salmueras de los salares, sin embargo, su acceso es costoso ya que deben extraerse de formaciones de roca dura. Debido al consumo de energía, los productos químicos y los materiales necesarios para extraer el litio del mineral, el proceso puede ser dos veces más costoso que la recuperación de las salmueras, un factor que ha contribuido a su menor cuota de mercado.
El proceso para recuperar el litio del mineral puede variar en función del depósito mineral específico en cuestión. En general, el proceso implica extraer el material mineral de la tierra y luego calentarlo y pulverizarlo. El polvo mineral triturado se combina con reactivos químicos, como el ácido sulfúrico, y luego la lechada se calienta, se filtra y se concentra a través de un proceso de evaporación para formar carbonato de litio vendible, mientras que las aguas residuales resultantes se tratan para su reutilización o eliminación.
Otros procesos de extracción de litio
Además de la salmuera del salar y el mineral, el litio puede producirse a partir de algunas otras fuentes, aunque dicha producción no está muy extendida en este momento. Estas otras fuentes de litio incluyen:
- Arcilla de Hectorita. Se ha invertido una gran cantidad de investigación y desarrollo en el desarrollo de técnicas eficaces de procesamiento de la arcilla, incluyendo la lixiviación ácida, alcalina, de cloruro y de sulfato, así como la desagregación del agua y el tratamiento hidrotérmico. Hasta la fecha, ninguna de estas tecnologías ha resultado económicamente viable para extraer litio de la arcilla.
- Agua de mar. Se estima que existen cientos de miles de millones de toneladas de litio en nuestros océanos, lo que los convierte en una fuente atractiva para satisfacer la futura demanda de litio. Aunque los procesos existentes -incluido un proceso de extracción por coprecipitación y un proceso híbrido de absorción IX- han logrado extraer litio del agua de mar, las nuevas tecnologías de membrana son más prometedoras para reducir los costes de extracción del agua de mar.
- Salmueras recicladas de plantas energéticas. Los esfuerzos por recuperar el litio de las salmueras geotérmicas están ganando popularidad a medida que aumenta la demanda mundial de litio y surgen nuevas tecnologías. Los procesos utilizados siguen la extracción convencional de salmuera, aunque podrían adaptarse en función del contenido de la corriente de salmuera.
- Salmuera recuperada de campos petrolíferos. La recuperación de litio de las salmueras de los campos petrolíferos es técnicamente otra forma de extracción convencional de salmuera, con la diferencia de la fuente de la salmuera.
- Electrónica reciclada. El reciclaje de baterías de litio no se ajusta realmente a la definición de extracción, sin embargo, a medida que crece la demanda, el reciclaje de baterías de iones de litio se convertirá en una fuente cada vez más valiosa del metal.
Aunque cada una de ellas supone una fuente potencialmente valiosa de litio, las tecnologías para extraer salmuera de ellas aún no están lo suficientemente desarrolladas como para hacerlas rentables o alternativas viables a la extracción de salmuera de salar o de mineral.
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