Revolución en la extracción de litio: Investigadores desarrollan método para obtener litio de fuentes diluidas

En la última década, la producción mundial de litio se ha multiplicado según lo ha hecho la demanda. Sin embargo, los métodos actuales para extraer litio de minerales o salmueras son lentos y conllevan altas demandas de energía y tienen impacto ambiental. Además, estos métodos requieren fuentes de litio altamente concentradas, que solo se encuentran en unos pocos países.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker de la Universidad de Chicago (PME) han optimizado un nuevo método para extraer litio de fuentes más diluidas, incluyendo agua de mar, agua subterránea y el «agua de retorno» que queda después del fracking y la perforación petrolera offshore.

Actualmente, existe una brecha entre la demanda de litio y la producción. Este método permite la extracción eficiente del mineral de líquidos muy diluidos, lo que puede ampliar enormemente las posibles fuentes de litio.

En la nueva investigación, Liu y sus colegas demostraron cómo ciertas partículas de fosfato de hierro pueden extraer litio de manera más eficiente de líquidos diluidos. Sus nuevos hallazgos podrían acelerar una era de extracción de litio más rápida y ecológica.

El enfoque general del equipo de Liu aísla el litio en función de sus propiedades electroquímicas, utilizando redes cristalinas de fosfato de hierro olivino. Debido a su tamaño, carga y reactividad, el litio es atraído hacia los espacios en las columnas de fosfato de hierro olivino, como el agua siendo absorbida por los agujeros en una esponja. Pero, si la columna está diseñada perfectamente, los iones de sodio, también presentes en líquidos salinos, son excluidos o entran en el fosfato de hierro a un nivel mucho más bajo.

En el nuevo trabajo, Liu y sus colegas, incluyendo al primer autor del nuevo artículo, Gangbin Yan, un estudiante de posgrado de PME, probaron cómo la variación en las partículas de fosfato de hierro olivino impactaba su capacidad para aislar selectivamente el litio sobre el sodio.

Según los responsables del proyecto: «Cuando produces fosfato de hierro, puedes obtener partículas de tamaños y formas drásticamente diferentes. Para averiguar el mejor método de síntesis, necesitamos saber cuáles de esas partículas son más eficientes al seleccionar litio sobre sodio.»

El equipo de investigación sintetizó partículas de fosfato de hierro olivino utilizando diferentes métodos, resultando en un rango de tamaños de partículas que varían de 20 a 6,000 nanómetros. Luego, dividieron esas partículas en grupos según su tamaño y las usaron para construir electrodos que pudieran extraer litio de una solución débil.

Cuando las partículas de fosfato de hierro eran demasiado grandes o demasiado pequeñas, los investigadores descubrieron que las partículas tendían a dejar entrar más sodio en sus estructuras, lo que conducía a extracciones menos puras de litio.

Resultó que había un punto óptimo en el medio donde tanto la cinética como la termodinámica favorecían al litio sobre el sodio. Tenemos que tener en cuenta este tamaño de partícula deseado al elegir los métodos de síntesis para escalar.

Pero si podemos hacer esto, los encargados del proceso piensan que se puede desarrollar un método que reduzca el impacto ambiental de la producción de litio y asegure el suministro de litio más abundante y económico.

Fuente | pme.uchicago