Una tecnología emergente podría ayudar a extraer litio de nuevas fuentes
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A medida que más conductores adopten vehículos híbridos y eléctricos enchufables, la demanda de baterías de iones de litio seguirá creciendo a lo largo de la próxima década. Pero los procesos de extracción de litio pueden llevar mucho tiempo y requerir una gran cantidad de productos químicos, y las fuentes tradicionales, como las salmueras y las rocas duras, podrían agotarse.
La profesora adjunta Chong Liu (derecha) y su equipo utilizan materiales de electrodos y membranas especializadas para extraer iones de litio de las salmueras sin necesidad de utilizar productos químicos agresivos.
Photo by John Zich
Los científicos e ingenieros buscan ahora fuentes de agua no convencionales, como el agua producida por el petróleo y el gas, las salmueras geotérmicas y las salmueras rechazadas de la desalinización del agua de mar. Pero la cantidad de litio que contienen estas fuentes y la mejor forma de extraerlo sigue siendo una incógnita.
El equipo del profesor adjunto Chong Liu tiene ahora la respuesta. Analizando más de 122.000 fuentes de agua no convencionales, ella y su equipo descubrieron que, de hecho, hay suficiente litio en estas fuentes para que merezca la pena extraerlo.
También descubrieron que la composición de estas fuentes -la cantidad de sodio, magnesio, potasio y calcio- puede afectar al rendimiento de la extracción de una tecnología emergente, lo que proporciona información clave para perfeccionarla y optimizarla. Los resultados se publicaron en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Espero que estos resultados animen a otros a estudiar la extracción de litio, especialmente para encontrar mejores materiales que puedan aumentar la selectividad del litio", dijo Liu.
Encontrar las fuentes y los materiales adecuados
La tecnología que Liu y su equipo estudiaron es la intercalación electroquímica, un método altamente selectivo para extraer litio que no se ha estudiado ampliamente entre diferentes fuentes de agua. El método utiliza materiales de electrodos o membranas para conducir los iones de la fuente de agua a una estructura sólida. El proceso de intercalación separa el agua de los iones y éstos se unen a una estructura de material diseñada para favorecerlos.
Pero estas fuentes de agua también contienen iones muy similares a los de litio tanto en masa como en carga, concretamente sodio, magnesio, potasio y calcio. El equipo quería entender mejor cómo la red de estos iones afecta a la selectividad de intercalación electroquímica del litio.
Descubrieron que el sodio actúa como competidor por los sitios de almacenamiento dentro de la estructura del material, mientras que el magnesio y el calcio pueden afectar a la transferencia de carga del litio, afectando a la selectividad del material en última instancia.
"Esto demuestra que el reto clave del método de intercalación electroquímica es cómo mejorar la selectividad del litio en comparación con el sodio", afirma Liu. "Demostramos que esa es la principal preocupación que los científicos deben tener en cuenta de cara al futuro".
Liu espera que estos resultados inspiren a científicos e ingenieros a identificar materiales que puedan aumentar la selectividad del litio, y ella y su equipo también están estudiando materiales con este fin.
"Hemos definido mejor el campo de juego, y ahora más gente puede unirse y estudiar la extracción de litio", dijo.
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