El método electroquímico para la obtención de litio, desarrollado por el equipo del científico argentino Ernesto Calvo, recibió un nuevo reconocimiento internacional, consolidándose como una tecnología innovadora.
Su principal objetivo es reducir el impacto ambiental de las actividades extractivas y agregar valor local a la explotación de este mineral crucial para la transición energética global.
Trayectoria y visión sostenible
Calvo, pionero en la investigación sobre litio en la Argentina, lleva más de quince años dedicado a optimizar la extracción de este recurso estratégico. Su enfoque siempre fue la sostenibilidad.
En junio, su método fue finalista en Labs4Climate, un prestigioso concurso internacional organizado por NetZero Tech Ventures y Chevron, que premia tecnologías innovadoras que disminuyen el impacto ambiental de las actividades extractivas.
El próximo desafío es escalar este modelo, que no consume agua y utiliza energía solar, para su operación continua a escala industrial con alta eficiencia.
Extracción de litio: métodos y desafíos
El litio, el metal más liviano y electropositivo, es fundamental para las baterías de iones de litio debido a su alta densidad energética. Su extracción varía según su presencia en la corteza terrestre:
- En rocas duras (Australia): Se realiza minería clásica, moliendo y tostando la roca (alto costo energético), seguido de lixiviación con ácido sulfúrico para obtener sales de litio que se transforman en carbonato, hidróxido o cloruro de litio.
- En salares de altura (triángulo del litio: Bolivia, Chile, la Argentina): Se extraen salmueras de profundidad, las cuales se disponen en grandes piletones para su evaporación solar. Este proceso es lento e ineficiente, concentrando sales por precipitación diferencial hasta obtener carbonato de litio.
Métodos de extracción directa (DLE)
Cada vez más, surgen métodos de extracción directa de litio:
- Sorción en columnas: El único método que alcanzó escala comercial. La salmuera pasa por una columna que “captura” el litio, similar a una esponja. Se utiliza en Salar del Hombre Muerto (Catamarca) y Centenario-Ratones (Salta).
- Extracción por solventes: Implica el manejo de grandes volúmenes de sustancias peligrosas y la gestión de residuos.
- Métodos electroquímicos (Calvo y su equipo): Basados en la tecnología de baterías de ion litio. Aunque colegas de China, Corea del Sur y Alemania han avanzado, solo existe una pequeña planta piloto en China. Este es el principal desafío actual.
El método electroquímico de Calvo: Un proceso innovador
Calvo, investigador superior ad honorem del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet) y profesor consulto de La Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad de Buenos Aires (UBA), se centró en la electroquímica.
Hacia 2011, con el auge del litio, decidió enfocar su investigación en la posibilidad de agregar valor local a la explotación minera en la Argentina. Su premisa fue: «Si el litio es un recurso para la sostenibilidad, la extracción debe ser sostenible».
Así, concibió un procedimiento circular y renovable, utilizando energía solar para un reactor electroquímico. Este concepto le valió el premio Bright Minds Challenge en Ámsterdam en 2017, y este año, el prototipo fue reconocido en Labs4Climate.
El proceso electroquímico se desarrolla en dos etapas:
- Captura: La salmuera ingresa a un reactor con dos electrodos tipo «esponja». Uno capta el litio y el otro el cloruro.
- Recuperación: Después de limpiar y enjuagar, se introduce una solución de recuperación y se invierte la polaridad de los electrodos para obtener cloruro de litio de alta pureza. La salmuera, casi sin pérdida de agua, regresa al salar. La mitad del proceso genera energía, y la otra mitad (recuperación) la consume, siendo provista por energía solar.
Ventajas del proceso de Calvo
- Alta selectividad al litio: Permite separarlo eficientemente de otros componentes de la salmuera.
- Modular, escalable y rápido.
- Bajo consumo energético: Funciona como una batería.
- No consume agua ni reactivos químicos: Utiliza electrones, eliminando la producción de residuos.
- Independiente de la química de la salmuera: Fue probado exitosamente con salmueras de diversas regiones (Uyuni, Atacama, Olaroz, Cauchari, El Tolillar, Centenario-Ratones, Clayton Valley), sin necesidad de adaptar el procedimiento a diferentes concentraciones de litio y otros químicos.
De la investigación a la escala industrial
A lo largo de su carrera, Calvo dirigió 24 tesis doctorales, diez de las cuales contribuyeron al desarrollo del litio en la Argentina. Los trabajos publicados en más de una década y media se convirtieron en patentes vigentes gestionadas por Conicet en la Argentina, Bolivia, Chile y China. El siguiente paso es llevar la idea a escala industrial.
Los reactores diseñados son similares en estructura a otros reactores electroquímicos, pero adaptados para la extracción de litio. Ya se construyeron prototipos, se realizaron experimentos y simulaciones numéricas, verificando la eficiencia del proceso.
Calvo destacó que, si bien el foco inicial fue la producción local de baterías, la estrategia más efectiva para agregar valor local a la industria del litio es a través del método extractivo.
Competir con la producción masiva de baterías en China, con procesos robotizados y economías de escala, no es sostenible para la Argentina.
Financiamiento y futuro del proyecto
El desarrollo de estas tecnologías innovadoras requiere financiamiento sostenido. Para asegurar la viabilidad del proyecto y llevarlo a escala industrial, Calvo fundó LitiAr S.A., una empresa de base tecnológica que preside en sociedad con Laring (Laboratorio Argentino de Investigación Galvanotécnica), una firma electroquímica de tratamiento de superficies de graduados de Exactas UBA.
Consciente de la situación actual del sistema científico argentino, Calvo busca desarrollar esta técnica sostenible de obtención de carbonato de litio y ofrecerla a las empresas mineras. LitiAr S.A. también podría generar fondos a través de contratos de servicio y desarrollo con la Facultad y otros organismos de ciencia y tecnología.
El equipo logró un MVP (sigla en inglés por minimum valuable product), un prototipo de costo mínimo que puede ser escalado y automatizado. Este prototipo podría incluso funcionar en paralelo con el proceso actual de evaporación.
La etapa actual se enfoca en la evaluación y optimización de los parámetros críticos del reactor para su escalamiento, con la certeza de tener una tecnología funcional.
Fuente: Agencia NexCiencia.
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