La extracción de litio de lagos salados está evolucionando desde un único método de separación en fase líquida hacia procesos más diversificados. Los métodos tradicionales de evaporación solar se basan en la concentración por evaporación a largo plazo y la cristalización por etapas para enriquecer el litio, mientras que las tecnologías de extracción directa de litio (DLE) utilizan adsorción, intercambio iónico, separación por membrana y otros métodos para extraer el litio directamente de la salmuera. Si bien estas dos rutas difieren en eficiencia y diseño de proceso, ambas abordan en última instancia el desafío de separar el litio de elementos coexistentes como el sodio, el potasio, el magnesio y el boro. A medida que el desarrollo de los recursos de los lagos salados se expande cada vez más hacia regiones con baja ley, alta pureza y escasez de agua, la reducción del consumo de agua dulce, la gestión de impurezas complejas y la mejora de la eficiencia en la utilización de los recursos se convierten en factores críticos para la selección de tecnologías. En este contexto, un nuevo enfoque, distinto de la extracción convencional de litio en fase líquida, ha captado la atención: permitir primero la precipitación de las sales en la salmuera, seguida de la extracción selectiva de litio de las sales sólidas. El proceso de Disolución Selectiva Impulsada por Energía Solar (SSD, por sus siglas en inglés), propuesto por un equipo de investigación de la Universidad de Monash en Australia, representa una exploración destacada en esta dirección.
La innovación fundamental de la SSD radica en transformar la cristalización, de un simple paso de concentración a un método de separación. El proceso básico utiliza la evaporación solar para precipitar gradualmente las sales de la salmuera y formar sales sólidas, seguidas de una separación selectiva basada en las diferencias de solubilidad entre las distintas sales en disolventes orgánicos. Las investigaciones indican que el cloruro de litio se disuelve preferentemente en la fase líquida, mientras que el cloruro de sodio, el cloruro de potasio y ciertas impurezas como el boro y el sulfato permanecen en gran medida en la fase sólida. El magnesio y otros componentes pueden separarse posteriormente mediante sistemas de disolventes subsiguientes. En otras palabras, la SSD no intenta "encontrar litio" directamente en una salmuera altamente compleja. En cambio, primero modifica la composición del sistema de materiales mediante la precipitación de sales y luego reduce la dificultad de separación aprovechando las diferencias de solubilidad. Esta lógica de "solidificación primero, extracción después" proporciona una configuración de proceso alternativa para la extracción tradicional de litio en lagos salados.
El consumo de agua es una de las razones clave por las que este enfoque tecnológico merece atención. Muchos proyectos de lagos salados en todo el mundo se ubican en regiones áridas, donde la disponibilidad de agua dulce afecta directamente los costos de producción, el impacto ambiental y la sostenibilidad operativa a largo plazo. Si bien los métodos tradicionales de evaporación utilizan energía solar, generalmente requieren ciclos de procesamiento prolongados. Las tecnologías DLE pueden acortar los flujos de procesamiento, pero no necesariamente eliminan los requisitos totales de agua para el proceso. SSD busca utilizar energía solar para la concentración inicial y la precipitación de sal, seguida de la disolución selectiva de litio a través de solventes orgánicos anhidros, reduciendo así la dependencia del agua dulce. El equipo de investigación realizó experimentos con muestras reales de sal de los lagos salados Uyuni y Hombre Muerto, logrando tasas de recuperación de litio superiores al 90%, con una recuperación máxima cercana al 95%, demostrando además la eliminación efectiva de ciertas impurezas. Si este rendimiento se puede validar aún más mediante una operación continua a mayor escala, SSD podría presentar un potencial de aplicación significativo en regiones de lagos salados con escasez de agua.
Sin embargo, la transición de la tecnología SSD de los resultados de laboratorio a la producción a escala industrial aún requiere abordar varios desafíos. El primero se refiere a la seguridad y el reciclaje de disolventes orgánicos. Disolventes como el etanol y la acetona son volátiles e inflamables, lo que significa que su implementación a gran escala requeriría sistemas de apoyo que incluyan operación en circuito cerrado, protección contra explosiones, recuperación de condensación y control de COV. Las tasas de recuperación de disolvente relativamente altas logradas en condiciones de laboratorio también requieren validación mediante una operación continua a largo plazo. El segundo desafío implica la gestión de grandes cantidades de sales subproducto generadas después de la precipitación. Si el cloruro de sodio sólido, el cloruro de potasio y otros productos se pueden separar y utilizar eficazmente, podrían mejorar aún más la rentabilidad del proyecto. Por el contrario, si estos materiales requieren ser eliminados como residuos, los costos posteriores podrían contrarrestar las ventajas de la tecnología. Por lo tanto, el valor comercial de una nueva tecnología no debe evaluarse únicamente en función de las tasas de recuperación de litio, sino que también debe considerar el consumo de energía, las pérdidas de disolvente, la utilización de subproductos, la inversión en equipos, la seguridad, el cumplimiento ambiental y los costos operativos a largo plazo.
Más importante aún, los conocimientos aportados por SSD van más allá de la tecnología en sí. Las diferencias entre los lagos salados en cuanto a concentración de litio, relación magnesio-litio, contenido de boro, niveles de sulfato, condiciones climáticas y disponibilidad de agua implican que no se puede aplicar un proceso universal a todos los proyectos. Es probable que la futura extracción de litio de lagos salados evolucione hacia la integración de múltiples tecnologías: la evaporación y la cristalización pueden servir como etapas iniciales de concentración y eliminación de impurezas, mientras que las tecnologías DLE, separación por membrana, intercambio iónico o electrodiálisis pueden permitir una recuperación de litio de alta selectividad en etapas posteriores. Para recursos con alto contenido de magnesio, altos niveles de boro o severas limitaciones de agua, modificar la composición de la salmuera mediante precipitación de sal, concentración o eliminación de impurezas en etapas previas puede ser más significativo que simplemente mejorar el rendimiento de una sola unidad de extracción de litio. En otras palabras, la cristalización ya no puede considerarse simplemente una etapa intermedia en los procesos tradicionales basados en la evaporación, sino más bien un nuevo enfoque de pretratamiento de recursos.
BICHEM considera que la separación por decantación de sal (SSD) y la extracción directa de litio (DLE) no son simples alternativas entre sí; más importante aún, impulsan a la industria a replantearse los límites de los procesos de extracción de litio de lagos salados. Como empresa de tecnología DLE, BICHEM no se centra en replicar una única tecnología en todos los lagos salados, sino que combina unidades de separación adecuadas según las condiciones específicas de la salmuera para lograr un equilibrio entre la tasa de recuperación, el consumo de agua, la eficiencia energética y la estabilidad operativa. Para ciertos lagos salados caracterizados por altas impurezas, bajos niveles de litio o una grave escasez de agua, una precipitación, concentración o eliminación de impurezas de sal en la etapa inicial del proceso puede generar sinergias con la DLE, la separación por membrana y otras tecnologías. En el futuro, las soluciones más competitivas para la extracción de litio de lagos salados podrían no ser aquellas con los mejores indicadores de rendimiento de una sola tecnología, sino aquellas capaces de transformar los complejos recursos de los lagos salados en suministros estables de litio mediante un menor consumo de agua, una mayor eficiencia en la utilización de recursos y unos costes de ciclo de vida más controlables.
