Los investigadores han perfeccionado un nuevo proceso para extraer litio de fuentes tan diversas como las aguas subterráneas y el «agua de reflujo», un subproducto de la fracturación hidráulica y las perforaciones marinas. Un equipo de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular (PME) de la Universidad de Chicago ha desarrollado un método innovador que utiliza partículas específicas de fosfato de hierro para extraer litio del agua de mar con una eficacia superior.
Se espera que este nuevo enfoque no solo haga más rápida la extracción de litio, sino que también sea más respetuoso con el medio ambiente. La clave del método reside en las propiedades electroquímicas de las redes cristalinas de fosfato de hierro olivino, que permiten aislar el litio de manera eficiente.
Extracción eficiente
«Nuestro método permite la extracción eficiente del mineral a partir de líquidos muy diluidos, lo que puede ampliar enormemente las fuentes potenciales de litio», afirma Chong Liu, profesor adjunto de Ingeniería Molecular de la Familia Neubauer. En la actualidad, existe una brecha significativa entre la demanda de litio y su producción, y este nuevo método podría ayudar a cerrarla al permitir la extracción del mineral de fuentes que anteriormente no se consideraban viables.
El método aísla al metal blanco
El método desarrollado se basa en las propiedades electroquímicas del litio, utilizando redes cristalinas de fosfato de hierro olivino. Debido a su tamaño, carga y reactividad, el litio es atraído hacia los espacios dentro de las columnas de fosfato de hierro olivino, similar a cómo el agua se empapa en los orificios de una esponja. Si la columna está perfectamente diseñada, los iones de sodio, también presentes en los líquidos salobres, quedan excluidos o ingresan en el fosfato de hierro en niveles mucho más bajos, según el estudio.
Los investigadores exploraron cómo la variación de las partículas de fosfato de hierro olivino influía en su capacidad para aislar selectivamente el litio frente al sodio. «Cuando se produce fosfato de hierro, se pueden obtener partículas de tamaños y formas drásticamente diferentes», explica Gangbin Yan, estudiante de doctorado y primer autor del estudio. «Para averiguar cuál es el mejor método de síntesis, necesitamos saber cuáles de esas partículas son más eficientes a la hora de seleccionar el litio frente al sodio».
Detalles del estudio
El estudio detalla cómo los investigadores sintetizaron partículas de fosfato de hierro olivino utilizando diversos métodos, produciendo partículas de tamaños que oscilaban entre 20 y 6.000 nanómetros. Estas partículas se agruparon por tamaños y se utilizaron para construir electrodos que permitieran extraer litio de una solución débil. Los investigadores observaron que las partículas de fosfato de hierro demasiado grandes o pequeñas tendían a permitir la entrada de más sodio en sus estructuras, lo que resultaba en extracciones de litio menos puras.
«Resultó que había un punto intermedio en el que tanto la cinética como la termodinámica favorecían al litio frente al sodio», explica Liu. «Tenemos que tener en cuenta este tamaño de partícula deseado cuando elijamos métodos de síntesis para escalar. Pero si podemos hacerlo, creemos que podemos desarrollar un método que reduzca el impacto ambiental de la producción de litio y asegure el suministro en este país».
Un futuro más sostenible
Con el aumento de la demanda de vehículos eléctricos, también ha crecido la necesidad del llamado oro blanco, el litio, esencial para las baterías de iones de litio. Sin embargo, los métodos actuales de extracción de litio a partir de minerales rocosos o salmueras son lentos y conllevan elevados costos energéticos y medioambientales. Este nuevo método promete ser más rápido y respetuoso con el medio ambiente, presentándose como una solución prometedora para satisfacer la creciente demanda de litio de manera sostenible.
