14.09.2021 - University of Texas at Austin

Una nueva forma de extraer el litio del agua podría aumentar el suministro y la eficiencia

Una sola semana de agua procedente de la fracturación hidráulica en el Eagle Ford Shale de Texas puede producir suficiente litio para 300 baterías de vehículos eléctricos o 1,7 millones de teléfonos inteligentes.

Cualquier persona que utilice un teléfono móvil, un ordenador portátil o un vehículo eléctrico depende del litio. El elemento tiene una enorme demanda. Y aunque el suministro de litio en el mundo es abundante, acceder a él y extraerlo sigue siendo un proceso difícil e ineficiente.

Un equipo interdisciplinar de ingenieros y científicos está desarrollando una forma de extraer el litio del agua contaminada. Una nueva investigación, publicada esta semana en Proceedings of the National Academies of Sciences, podría simplificar el proceso de extracción de litio de salmueras acuosas, crear potencialmente un suministro mucho mayor y reducir los costes del elemento para las baterías que alimentan los vehículos eléctricos, la electrónica y una amplia gama de otros dispositivos. En la actualidad, el litio se extrae habitualmente de las salmueras de Sudamérica mediante evaporación solar, un proceso costoso que puede durar años y en el que se pierde gran parte del litio por el camino.

El equipo de investigación de la Universidad de Texas en Austin y de la Universidad de California en Santa Bárbara diseñó unas membranas para separar con precisión el litio de otros iones, como el sodio, lo que mejora notablemente la eficacia de la obtención del codiciado elemento.

"Los hallazgos del estudio tienen importantes implicaciones para abordar las principales limitaciones de recursos para el litio, con el potencial de extraerlo también del agua generada en la producción de petróleo y gas para las baterías", dijo Benny Freeman, profesor del Departamento McKetta de Ingeniería Química de la UT Austin y coautor del trabajo.

Además de las salmueras, las aguas residuales generadas en la producción de petróleo y gas también contienen litio, pero siguen sin aprovecharse. Según los investigadores, una sola semana de agua procedente de la fracturación hidráulica en el Eagle Ford Shale de Texas podría producir suficiente litio para 300 baterías de vehículos eléctricos o 1,7 millones de teléfonos inteligentes. Este ejemplo muestra la escala de oportunidades de esta nueva técnica para aumentar enormemente el suministro de litio y reducir los costes de los dispositivos que dependen de él.

En el centro del descubrimiento se encuentra una novedosa membrana polimérica que los investigadores crearon utilizando éteres corona, que son ligandos con una funcionalidad química específica para unir determinados iones. Los éteres corona no se habían aplicado ni estudiado anteriormente como parte integrante de las membranas de tratamiento del agua, pero pueden dirigirse a moléculas específicas del agua, un ingrediente clave para la extracción de litio.

En la mayoría de los polímeros, el sodio atraviesa las membranas más rápidamente que el litio. Sin embargo, en estos nuevos materiales, el litio viaja más rápido que el sodio, que es un contaminante habitual en las salmueras que contienen litio. Mediante un modelo informático, el equipo descubrió por qué ocurría esto. Los iones de sodio se unen a los éteres de corona, lo que los ralentiza, mientras que los iones de litio permanecen sin unirse, lo que les permite desplazarse más rápidamente a través del polímero.

Los hallazgos representan una nueva frontera en la ciencia de las membranas que requirió una colaboración superior a la de las universidades en áreas como la síntesis de polímeros, la caracterización de membranas y la simulación de modelos. La investigación se ha llevado a cabo en el marco del Centro de Materiales para Sistemas de Agua y Energía, un centro de investigación de la frontera energética de la Universidad de Austin financiado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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