El litio alimenta prácticamente todos los equipos electrónicos que utilizan baterías. Actualmente, existen dos métodos para obtener litio: la extracción de espodumeno o su extracción de salmuera, ambos con un impacto ambiental negativo. Afortunadamente, se ha desarrollado un proceso de extracción de litio más sostenible y respetuoso con el medio ambiente, que se está optimizando a nivel mundial.
Este proceso de vanguardia se denomina Extracción Directa de Litio (DLE). Básicamente, este proceso extrae directamente los iones de litio, dejando atrás los iones no deseados en el yacimiento subterráneo. Debido a las diferentes características de cada capa del yacimiento, la solución DLE debe personalizarse según las condiciones geológicas específicas.
En términos generales, existen cuatro métodos principales para lograr los objetivos de extracción. El primero es la extracción, cuya teoría se basa en el uso de un material insoluble a base de aluminio como absorbente. Al entrar en contacto con el aluminio, los iones de litio se incrustan en la superficie o la capa atómica de las partículas de litio. Una vez que el absorbente está completamente saturado, se utiliza una solución diluida y caliente de cloruro de litio para eliminar los iones de litio.
Se puede lograr un efecto similar mediante el intercambio iónico, que normalmente utiliza absorbentes a base de magnesio o titanio. Estos absorbentes actúan como tamices, bloqueando los iones de mayor tamaño y permitiendo únicamente el paso de iones de litio e hidrógeno. En lugar de quedar atrapados en las partículas de estos absorbentes, los iones de litio se intercambian con iones de hidrógeno o protones, y posteriormente se eluyen mediante una solución de menor pH.
Estos dos métodos requieren, en promedio, entre una y seis horas para completarse. Además, a diferencia de los estanques de evaporación, el agua utilizada en estos dos métodos puede reutilizarse dentro de un sistema cerrado.
Otro método es la extracción en solución, que utiliza la diferente solubilidad de varios compuestos. Básicamente, una solución orgánica selectiva se combina con el litio de la solución para generar un nuevo compuesto, y luego se extrae el litio mediante un segundo procedimiento. Generalmente, se utilizan queroseno, benceno, cloroformo, ciclohexano y otros derivados petroquímicos como soluciones orgánicas; y en el segundo procedimiento se utiliza ácido clorhídrico o ácido sulfúrico, lo que inevitablemente causa contaminación. Además, el costo operativo de la extracción en solución es bastante elevado. Sin embargo, en comparación con el proceso de absorción, la extracción en solución es más rápida. Se necesitan aproximadamente cuatro horas para liberar el litio, con una eficiencia de extracción superior al 90 %. En la práctica industrial, este método se suele utilizar como procedimiento de seguimiento para purificar los productos finales y que alcancen la calidad necesaria para baterías.
El cuarto método genera el menor impacto ambiental. Utiliza una membrana para filtrar el litio de las salmueras por medios físicos. Se emplea una membrana asistida por presión para separar los elementos multivalentes (por ejemplo, magnesio y calcio) de los monovalentes (por ejemplo, litio, sodio y potasio).
En 2024, la Asociación Internacional del Litio realizó análisis detallados de cada método de extracción directa de litio (DLE, por sus siglas en inglés), comparando las diferencias en las emisiones de CO2, el consumo de agua y la utilización de la tierra entre la DLE, la evaporación solar y la minería de roca dura.
Se estima que la licuefacción directa de litio (DLE) utiliza mucho menos de 100 m³ de agua para producir una tonelada de carbonato de litio. En las instalaciones de DLE que emplean un sistema de agua cerrado (por ejemplo, el proyecto de intercambio iónico en Kachi, Argentina), el consumo de agua puede llegar a ser de tan solo 11 m³. En cambio, el consumo de agua de las balsas de evaporación depende totalmente del objeto de medición. Normalmente, se necesitan 30 m³ de agua para producir una tonelada de carbonato de litio mediante una balsa de evaporación; pero si se calcula la evaporación causada por la luz solar directa durante 18 meses, el consumo medio de agua para producir una tonelada de carbonato de litio será de 450 m³.
Al medir la utilización del suelo, las reducciones serán bastante impactantes. Las instalaciones de DLE ocupan una superficie relativamente pequeña, generalmente 16 m² para producir una tonelada de carbonato de litio. En cambio, una planta típica de extracción de roca dura, como las del oeste de Australia, para producir una tonelada de carbonato de litio, ocupará aproximadamente 335 m². Y para las grandes balsas de evaporación en Acatama, Chile, cada tonelada de carbonato de litio requerirá 3656 m² de terreno.
La huella de carbono de cada método varía según los parámetros y la forma de obtener energía. Por ejemplo, una investigación sobre el proyecto inicial de extracción de litio a partir de salmuera en Clayton Valley, Nevada, reveló que la emisión de dióxido de carbono para producir una tonelada de carbonato de litio con un motor diésel es de 22 toneladas, mientras que con electricidad es ligeramente superior a 17 toneladas. Si la energía proviene de paneles fotovoltaicos, la emisión de dióxido de carbono se reduce a tan solo 7,6 toneladas. Según un ensayo publicado por la Asociación Internacional del Litio, a nivel mundial, la minería de roca dura emite un promedio de 20 toneladas de dióxido de carbono para producir una tonelada de carbonato de litio; y las emisiones de dióxido de carbono para las balsas de evaporación y la extracción directa de litio (DLE) son de 3 toneladas y de 3 a 7 toneladas, respectivamente. Sin embargo, en comparación con las balsas de evaporación, la DLE presenta ventajas modulares que permiten su fácil integración con energías renovables para compensar completamente las emisiones de dióxido de carbono. Si un sistema DLE se diseña para utilizar salmueras geotérmicas, incluyendo la energía térmica necesaria, su huella de carbono se aproximará infinitamente a cero.
Por supuesto, la extracción directa de litio (DLE) no es perfecta; los operadores de DLE se enfrentarán a los siguientes desafíos. El primero es financiero. La DLE no solo es más costosa que las técnicas tradicionales de extracción de litio, sino que la turbulenta e incierta situación del mercado internacional del litio también genera reticencia entre los grandes inversores. El segundo desafío radica en el propio lago salado. Dado que cada lago salado tiene una composición única, no existe una solución universal. Cada nueva instalación de DLE debe diseñarse de acuerdo con las circunstancias reales y las necesidades operativas específicas. Por último, pero no menos importante, como en cualquier otro proyecto de energías renovables, los operadores de DLE deben hacer todo lo posible para cumplir con todas las regulaciones y obtener los permisos gubernamentales pertinentes.
Sin embargo, desde el punto de vista técnico, la extracción directa de litio (DLE) es una tecnología prometedora y en rápido desarrollo. Diariamente se logran nuevos avances en este campo para mejorar el rendimiento del litio, optimizar la eficiencia de la extracción, minimizar el impacto de las actividades mineras en los recursos hídricos locales y el ecosistema, y reducir al máximo las emisiones de gases de efecto invernadero.
