El litio alimenta casi todos los equipos electrónicos que utilizan baterías. Actualmente, existen dos métodos para obtener recursos de litio: la minería de espodumena o la extracción de salmuera, ambos con impactos negativos en el medio ambiente. Afortunadamente, se ha desarrollado un proceso de extracción de litio reemplazable y más ecológico, que se está optimizando a nivel mundial.
Este proceso de vanguardia se denomina Extracción Directa de Litio (DLE). En esencia, este proceso extrae directamente los iones de litio, dejando otros iones innecesarios en el yacimiento subterráneo. Debido a las diferentes características de cada capa del yacimiento subterráneo, la solución DLE detallada debe personalizarse según las condiciones geológicas específicas.
En general, existen cuatro vías principales para lograr los objetivos de extracción. La primera 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 o se insertan en la superficie o la capa atómica de las partículas de litio. Una vez que el absorbente está completamente saturado, se utiliza la solución de cloruro de litio diluida y tibia 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. A modo de tamiz, estos absorbentes bloquean los materiales de mayor tamaño, similares a iones, y solo permiten el paso de iones de litio e hidrógeno. En lugar de incrustarse en las estructuras de partículas de estos absorbentes, los iones de litio se intercambian con iones de hidrógeno o protones, y luego se eluyen en una solución con un pH más bajo.
Estos dos métodos tienen un promedio de una a seis horas de ejecución. 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 diferentes solubilidades de varios compuestos. En esencia, una solución orgánica selectiva optará por combinarse con litio de la solución para generar un nuevo compuesto y luego extraer el litio mediante el segundo procedimiento. En general, se utilizan queroseno, benceno, cloroformo, ciclohexano y otros derivados petroquímicos como soluciones orgánicas; y ácido clorhídrico o ácido sulfúrico se utilizan en el segundo procedimiento, lo que inevitablemente causará contaminación. Además, el costo operativo de la extracción en solución es bastante alto. Sin embargo, en comparación con el proceso de absorción, la extracción en solución es más rápida. Se necesitan solo cuatro horas para liberar litio, con una eficiencia de extracción de más del 90%. En las prácticas industriales, este método generalmente se utiliza como un procedimiento de seguimiento para purificar los productos finales para que puedan alcanzar el grado de batería.
El cuarto método presenta el menor impacto ambiental. Utiliza membranas para filtrar el litio de las salmueras por medios físicos. Se emplea una membrana asistida por presión para separar los elementos multivalentes (p. ej., magnesio y calcio) de los monovalentes (p. ej., litio, sodio y potasio).
En 2024, la Asociación Internacional de Litio realizó análisis detallados de cada método DLE y comparó las diferencias en las emisiones de CO2, el consumo de agua y la utilización de la tierra entre DLE, la evaporación solar y la minería de roca dura.
Se estima que la DLE utiliza mucho menos de 100 m³ de agua para producir una tonelada de carbonato de litio. En las instalaciones de DLE que utilizan un sistema cerrado de agua (por ejemplo, el proyecto de intercambio iónico en Kachi, Argentina), el consumo de agua puede incluso alcanzar los 11 m³. Por otro lado, el consumo de agua de los estanques de evaporación depende totalmente de los objetos de medición. Normalmente, se necesitan 30 m³ de agua para producir una tonelada de carbonato de litio mediante un estanque de evaporación; pero si se calcula el agua evaporada por la luz solar directa durante 18 meses, el consumo promedio de agua para producir una tonelada de carbonato de litio será de 450 m³.
Al medir la utilización del suelo, las contracciones serán bastante impactantes. Las instalaciones de DLE solo ocupan un área bastante pequeña, generalmente 16 m² para producir una tonelada de carbonato de litio. Mientras que para que una fábrica típica de roca dura, como las del oeste de Australia, produzca una tonelada de carbonato de litio, se ocuparán unos 335 m². Y para las grandes piscinas de evaporación de Acatama, Chile, cada tonelada de carbonato de litio costará 3656 m² de terreno.
La huella de carbono de cada método varía según los parámetros, así como la forma de adquirir energía. Por ejemplo, una investigación sobre el proyecto de extracción temprana de litio en salmuera en Clayton Valley, Nevada, revela que la emisión de dióxido de carbono al producir una tonelada de carbonato de litio con motor diésel es de 22 toneladas, mientras que la de un motor eléctrico es ligeramente superior a 17 toneladas. Si la energía proviene de paneles fotovoltaicos, la emisión de dióxido de carbono se puede reducir 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 los estanques de evaporación y el DLE son de 3 toneladas y de 3 a 7 toneladas, respectivamente. Sin embargo, en comparación con los estanques de evaporación, el DLE presenta ventajas modulares, lo que le permite integrarse perfectamente con las energías renovables para compensar de forma integral las emisiones de dióxido de carbono. Si un sistema DLE está diseñado para utilizar salmueras geotérmicas que incluyen la energía térmica necesaria, su huella de carbono se acercará infinitamente a cero.
Por supuesto, la extracción de litio por dilución (DLE) no es perfecta; los operadores de DLE se enfrentarán a los siguientes desafíos. El primero es financiero. La DLE no solo cuesta más que las técnicas tradicionales de extracción de litio, sino que el turbulento e incierto mercado internacional del litio también inquieta a los principales inversores. El segundo desafío radica en el propio lago salado. Dado que cada lago salado tiene su propia composición, no existe una solución universal. Toda nueva instalación de DLE debe diseñarse de acuerdo con las situaciones reales y las necesidades operativas específicas. Por último, pero no menos importante, al igual que cualquier otro nuevo proyecto energético, los operadores de DLE deben hacer todo lo posible para cumplir con todas las regulaciones y obtener los permisos gubernamentales pertinentes.
Sin embargo, desde una perspectiva técnica, la DLE es una tecnología prometedora y en rápido desarrollo. Cada día se logran nuevos avances en este campo para mejorar el rendimiento del litio, optimizar la eficiencia de la extracción y minimizar el impacto de las actividades mineras en los recursos hídricos locales y el ecosistema, además de reducir al máximo las emisiones de gases de efecto invernadero.