Investigadores de la Agencia de Energía Atómica de Japón (JAEA, por sus siglas en inglés) han creado un nuevo método para procesar aguas salinas y extraer litio – un elemento que juega un papel clave en las baterías para vehículos eléctricos y que podría escasear antes de que acabe esta dédaca, de acuerdo con las previsiones actuales para el mercado de los vehículos eléctricos.
En la última edición de la publicación Desalination, un científico del Instituto Rokkasho de la Fusión de la JAEA, Tsuyoshi Hoshino, propuso un método para extraer el litio de aguas salinas mediante diálisis. Aún faltan años para la comercialización del sistema, que se basa en un dispositivo de diálisis dotado con una membrana de un material superconductor. El litio es el único ion presente en aguas salinas capaz de pasar a través de esta membrana, desde el lado de los electrodos negativos al lado de los electrodos positivos.
El método "muestra una alta eficiencia y es fácilmente expansible", escribe Hoshino.
El trabajo de Hoshino se une a una larga tradición que incluye tanto métodos innovadores para la recuperación del litio como también el sueño más amplio de minar el suelo oceánico en busca de minerales valiosos. Las personas han "minado" sal de los océanos desde tiempos inmemorables. La historia de la explotación minera del suelo marino data del año 1872, cuando el Challenger, un navío oceanográfico británico, descubrió manganeso en el suelo marino.
Hacia mediados del siglo XX ya se había empezado a intentar extraer la abundante riqueza mineral de las aguas salinas – una tarea difícil dadas las bajas concentraciones de los minerales presentes. Hoy existe una industria boyante de la extracción de magnesio de aguas salinas, pero la producción económica de litio se ha mostrado elusiva. El elemento se encuentra en muy bajas concentraciones en el océano y tiene ya una cadena de suministro bien establecida, proveniente sobre todo de lagos salinos de América del Sur.
Si el método de Hoshino demuestra ser eficaz y económico, podría transformar un mercado que ha visto fuertes inversiones y supuestas innovaciones en años recientes, pero se muestra obstinadamente resistente a nuevas tecnologías y fuentes de suministro. Actualmente se extrae el litio de la misma manera que se viene haciendo desde hace medio siglo: evaporando la salmuera bruta de lagos salinos de los valles de Chile, Argentina y Bolivia.
Las predicciones de escasez de suministros de litio han surgido con una creciente frecuencia durante los últimos años. Muchos analistas, aunque no todos, creen que la demanda al alza por parte de los productores de baterías para vehículos eléctricos – Tesla en particular, cuya megafrábrica actualmente en fase de construcción se espera que doble la demanda mundial de litio – con seguridad lleve el suministro procedente de fuentes tradicionales al límite.
"Creo que veremos períodos de escasez", dice el director de la consultoría de minerales y minería Benchmark Intelligence, Simon Moores. "Se necesitan nuevos suministros ya, y se necesitarán en el futuro aunque sólo se produzcan una fracción de las expansiones planificadas para la producción de baterías".
El seguimiento del precio del litio por parte de Benchmark muestra una subida continuada a lo largo de los últimos años, y Moores no prevé que baje en un futuro próximo. Este hecho impulsa las labores de I+D al nivel más básico, como en el caso del trabajo de Hoshino, y da lugar a nuevas inversiones en lagos salinos que puedan producir litio – particularmente en Nevada (EEUU), donde Tesla contruye su gigafactoría (ver La ‘gigafábrica’ de Tesla ya tiene casa: Nevada).
Dajin Resources, radicada en Vancouver (Canadá) publicó recientemente los resultados de su ensayo de análisis del litio de su propiedad en el Lago Alkali en el Condado de Esmeralda, Nevada (EEUU), que muestra concentraciones prometedoras de litio. La empresa también posee terrenos en la zona del Pantano Teels en el Condado Mineral de Nevada. Dajin tiene planes de recuperar litio mediante métodos tradicionales según declaraciones de su presidente, Brian Findlay.
"Hay muchas tecnologías diferentes e interesantes, pero todas parten de la salmuera de alta concentración", dice Findlay. "Y la más sencilla y demostrada es la evaporación", añade. Desde luego, hacerle la competencia a un proceso natural supone una tarea complicada.
Pero esto no desalienta a los investigadores que intentan conseguirlo. Uno de los métodos más interesantes es la ósmosis inversa, una técnica que podría, en teoría, extraer litio con una rapidez mucho mayor que los 18 a 24 meses que dura el proceso de evaporación de la salmuera. (Uno de los problemas estructurales de la producción actual de litio es que, debido la gran demora que supone la evaporación, es difícil aumentar el nivel de producción de forma rápida en respuesta a la demanda nueva).
Simbol Materials, con sede en Califo ia (EEUU) quiere emplear la ósmosis inversa para extraer litio de las aguas residuales de la planta geotermal de Featherstone, ubicada cerca de las aguas del Lago Saltón de Califo ia. Su propuesta supondría una solución elegante que combina la generación de energía limpia con la extracción de litio para baterías de vehículos eléctricos. Pero se rumorea que Simbol busca comprador, y en febrero despidió a la mayoría de sus empleados. (Representantes de Simbol no contestaron a la solicitud de hacer comentarios al respecto.) Al menos hasta ahora la ósmosis inversa parece unirse a la lista de tecnologías prometedoras que no encuentran salida.
Esto nos devuelve al repositorio más importante del mundo de litio: el mar. En años recientes, procesos y materiales novedosos, incluido el grafeno, han mostrado gran potencial para convertir la minería de los océanos en una realidad. Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte (EEUU), por ejemplo, diseñaron una estructura compuesta por metal y materiales orgánicos para la colección de iones portadores de uranio de aguas marinas. Hoshino cree que se podría comercializar su dispositivo de diálisis de aguas marinas para la extracción de litio dentro de cinco años.
Está claro que mientras crezca el sector de las baterias avanzadas estos esfuerzos continuarán. Pero, por ahora, aún cuesta competir con procesos naturales.