Pesquisadores criam método para extrair lítio de águas profundas quentes

Lítio, metal leve usado nas baterias de muitos dispositivos de Internet das Coisas (IoT), se tornou um elemento ainda mais indispensável por conta da demanda crescente nos últimos tempos. Até agora, a Europa tem dependido de importações. No entanto, existem jazidas europeias de lítio em águas termais a alguns quilômetros de profundidade com altas concentrações de íons de lítio. Um novo método de extração desenvolvido por pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) na Alemanha promete extrair lítio de águas profundas quentes por meio do acúmulo de íons de lítio na superfície de sólidos porosos.

“Dependendo da origem geológica, as salmouras geotérmicas contêm entre 0,1 e 500 miligramas de lítio por litro. No entanto, a extração de lítio de salmouras geotérmicas representa um grande desafio porque os íons de lítio competem com outros íons”, explica o professor Helmut Ehrenberg, chefe do Instituto de Materiais Aplicados do KIT. Concentrações de lítio de até 240 miligramas por litro foram medidas na Bacia do Norte da Alemanha e de até 200 miligramas por litro no Alto Reno Graben.

A novidade requer adsorventes adequados que não sejam apenas seletivos ao lítio, mas também possam ser produzidos, usados e descartados de maneira ecológica. Além disso, soluções de dessorção adequadas são necessárias para liberar novamente os íons de lítio do adsorvente.

Para superar esse desafio, foi desenvolvida uma peneira baseada em um óxido de lítio-manganês com uma estrutura cristalina especial do tipo espinélio. Os pesquisadores a produziram por meio da síntese hidrotérmica na qual substâncias cristalizam a partir de soluções aquosas em altas temperaturas e pressões.

Em testes de laboratório, a equipe de pesquisadores usou essa substância para adsorver íons de lítio da salmoura geotérmica. A salmoura veio da usina geotérmica Bruchsal operada pela EnBW localizada no Alto Reno Graben. Lá, o departamento de Pesquisa e Desenvolvimento da EnBW está investigando a extração de lítio da águas termais em vários projetos.

Os pesquisadores testaram várias soluções de dessorção após a adsorção de lítio, com o ácido acético produzindo os melhores resultados em termos de extração de lítio e preservação do adsorvente. No entanto, com todas as soluções de dessorção testadas, especialmente com ácido acético, a peneira de íons de lítio foi enriquecida com íons concorrentes. Isso se deve ao alto teor de minerais da salmoura em Bruchsal. O enriquecimento com íons concorrentes pode diminuir a capacidade de adsorção do lítio.

O próximo desafio é aprimorar ainda mais a peneira de íons de lítio, para ser mais fácil de manusear, e para que sua capacidade de adsorção seja levemente afetada durante o processo.

A expectativa é que, com esse novo processo, a extração de lítio de salmouras geotérmicas apoie o desenvolvimento de uma fonte de lítio europeia no futuro.

A pesquisa foi publicada na revista Energy Advances e adicionada à coleção “Energy Advances – 2022 Outstanding Papers” da revista.

BATTERY 2030+

A Europa mantém a iniciativa Battery 30 de pesquisa de grande escala e de longo prazo cujo objetivo é promover o desenvolvimento de baterias sustentáveis do futuro por meio de tecnologias inovadoras e assim criar vantagem competitiva por toda a cadeia de valor das baterias e também permitir que a Europa alcance as metas de uma sociedade neutra em termos climáticos previstas no Pacto Ecológico Europeu.

A iniciativa conta com € 272 milhões da Comissão Europeia para aprimorar e acelerar as pesquisas e a produção de baterias ao longo do período 2020-2023, com uma provável continuidade para atingir metas de médio e longo prazo. É composta por sete projetos realizados: uma ação de coordenação e suporte coordenada pela UU, na Suécia, e seis projetos de pesquisa e inovação — BAT4EVER, coordenado por VUB, na Bélgica; BIG-MAP, coordenado por DTU, na Dinamarca; HIDDEN, coordenado por VTT, na Finlândia; INSTABAT, coordenado por CEA, na França; SENSIBAT, coordenado por IKERLAN, na Espanha, e SPARTACUS, coordenado por Fraunhofer, na Alemanha.

Dependência do lítio

O lítio é classificado pela União Europeia como uma “matéria-prima essencial” na transição de combustíveis fósseis para energia mais limpa desejada pelo bloco. A expectativa é que, até 2050, a demanda europeia por lítio seja 57 vezes maior do que é hoje.

Chile e Austrália são os principais fornecedores de lítio ao nível mundial. A China também dispõe de muito desse elemento, mas, acima de tudo, quando se trata de cadeias de fornecimento de matérias-primas, o domínio chinês predomina. A China também domina o campo de fabricação de baterias e painéis solares e é a líder global no refino de matérias-primas essenciais que transforma minerais impuros em componentes utilizáveis não apenas na China, mas em todo o mundo, incluindo a Europa.

O receio europeu é que, aos moldes do que aconteceu quando a Rússia interrompeu o fornecimento de gás em retaliação às sanções contra a guerra na Ucrânia, o mesmo aconteça em relação à China, que pode usar seu papel dominante no fornecimento de matérias-primas para exercer pressão semelhante no futuro. A China detém atualmente cerca de 80% a 90% do monopólio do refino de lítio, segundo o Departamento da Indústria da União Europeia.

Em março, a Comissão Europeia propôs um conjunto abrangente de ações para garantir o acesso do bloco a um abastecimento de matérias-primas essenciais seguro, diversificado, acessível e sustentável.