Investigadores crean método para extraer litio de aguas profundas

El litio, un metal ligero utilizado en las baterías de muchos dispositivos del Internet de las Cosas (IoT), se ha convertido en un elemento aún más indispensable debido a la creciente demanda de los últimos tiempos. Hasta ahora, Europa dependía de las importaciones. Sin embargo, existen yacimientos europeos de litio en fuentes termales a pocos kilómetros de profundidad con altas concentraciones de iones de litio. Un nuevo método de extracción desarrollado por investigadores del Karlsruhe Institute of Technology (KIT), en Alemania, promete extraer litio de aguas calientes profundas acumulando iones de litio en la superficie de sólidos porosos.

“Dependiendo del origen geológico, las salmueras geotérmicas contienen entre 0,1 y 500 miligramos de litio por litro. Sin embargo, la extracción de litio de las salmueras geotérmicas representa un gran reto porque los iones de litio compiten con otros iones”, explica el profesor Helmut Ehrenberg, director del Instituto de Materiales Aplicados del KIT. Se midieron concentraciones de litio de hasta 240 miligramos por litro en la cuenca del norte de Alemania y de hasta 200 miligramos por litro en la cuenca del alto Rin.

La novedad requiere adsorbentes adecuados que no sólo sean selectivos al litio, sino que también puedan producirse, utilizarse y eliminarse de forma respetuosa con el medio ambiente. Además, se requieren soluciones de desorción adecuadas para volver a liberar los iones de litio del adsorbente.

Para superar este reto, se desarrolló una pantalla basada en un óxido de litio-manganeso con una estructura cristalina especial de tipo espinela. Los investigadores lo produjeron mediante síntesis hidrotérmica en la que las sustancias cristalizan a partir de soluciones acuosas a altas temperaturas y presiones.

En pruebas de laboratorio, el equipo de investigadores utilizó esta sustancia para adsorber iones de litio de la salmuera geotérmica. La salmuera procedía de la central geotérmica de Bruchsal, explotada por EnBW y situada en el Graben del Alto Rin. Allí, el departamento de Investigación y Desarrollo de EnBW investiga la extracción de litio de las aguas termales en varios proyectos.

Los investigadores probaron varias soluciones de desorción después de la adsorción de litio, siendo el ácido acético el que produjo los mejores resultados en cuanto a extracción de litio y conservación del adsorbente. Sin embargo, con todas las soluciones de desorción probadas, especialmente con el ácido acético, el tamiz de iones de litio se enriqueció con iones competidores. Esto se debe al alto contenido mineral de la salmuera de Bruchsal. El enriquecimiento con iones competidores puede disminuir la capacidad de adsorción del litio.

El siguiente reto es seguir mejorando el tamiz de iones de litio para que sea más fácil de manejar y para que su capacidad de adsorción se vea ligeramente afectada durante el proceso.

La expectativa es que, con este nuevo proceso, la extracción de litio a partir de salmueras geotérmicas favorezca el desarrollo de una fuente europea de litio en el futuro.

La investigación se publicó en la revista Energy Advances y se añadió a la colección “Energy Advances – 2022 Outstanding Papers” de la revista.

BATTERY 2030+

Europa mantiene la iniciativa Battery 30 para la investigación a gran escala y a largo plazo, cuyo objetivo es promover el desarrollo de las baterías sostenibles del futuro mediante tecnologías innovadoras y crear así una ventaja competitiva en toda la cadena de valor de las baterías, además de permitir a Europa alcanzar los objetivos de una sociedad climáticamente neutra del Pacto Verde Europeo.

La iniciativa cuenta con 272 millones de euros de la Comisión Europea para mejorar y acelerar la investigación y producción de baterías durante el periodo 2020-2023, con probable continuidad para alcanzar objetivos a medio y largo plazo. Consta de siete proyectos finalizados: una acción de coordinación y apoyo coordinada por UU en Suecia, y seis proyectos de investigación e innovación: BAT4EVER, coordinado por VUB en Bélgica; BIG-MAP, coordinado por DTU en Dinamarca; HIDDEN, coordinado por VTT en Finlandia; INSTABAT, coordinado por  CEA en Francia; SENSIBAT, coordinado por IKERLAN en España, y SPARTACUS, coordinado por Fraunhofer en Alemania.

Dependencia del litio

El litio está clasificado por la Unión Europea como “materia prima esencial” en la transición de los combustibles fósiles a energías más limpias que desea el bloque. Se espera que en 2050 la demanda europea de litio sea 57 veces superior a la actual.

Chile y Australia son los principales proveedores mundiales de litio. China también posee gran parte de este elemento, pero sobre todo, cuando se trata de cadenas de suministro de materias primas, domina China. China también domina el campo de la fabricación de baterías y paneles solares y es el líder mundial en el refinado de materias primas clave que convierte los minerales impuros en componentes utilizables no sólo en China sino en todo el mundo, incluida Europa.

El temor europeo es que, al igual que ocurrió cuando Rusia interrumpió el suministro de gas en represalia por las sanciones contra la guerra de Ucrania, ocurra lo mismo en relación con China, que puede utilizar su papel dominante en el suministro de materias primas para ejercer una presión similar en el futuro. Según el Departamento de Industria de la Unión Europea, China ostenta actualmente un monopolio del 80-90 por ciento en el refinado del litio.

En marzo, la Comisión Europea propuso un amplio conjunto de medidas para garantizar el acceso del bloque a suministros seguros, diversos, asequibles y sostenibles de materias primas esenciales.