Cómo la nueva tecnología de extracción de litio podría ayudarnos a alcanzar los objetivos EV

El mundo contiene grandes cantidades de litio, un elemento integral en las baterías de los vehículos eléctricos. Y aunque el litio se extrae comúnmente de roca dura, la mayoría de las reservas mundiales de litio se encuentran en realidad en salmuera, agua extremadamente salada debajo de la superficie de la Tierra.

Hoy en día, la extracción de salmuera consiste en evaporar la salmuera en piscinas masivas y de colores extravagantes durante una serie de aproximadamente 18 meses, dejando atrás altas concentraciones de litio. Es un proceso simple pero ineficiente que ocupa grandes extensiones de tierra y es ecológicamente disruptivo.

A medida que los fabricantes de automóviles de todo el mundo se esfuerzan por cumplir objetivos de producción de vehículos eléctricos extraordinariamente ambiciosos, existe un interés creciente en hacer las cosas de manera diferente.

“La industria automotriz requiere un aumento de 20 veces en el suministro de litio, y simplemente no hay forma de lograr ese tipo de crecimiento con tecnologías convencionales”, dijo Dave Snydacker, fundador y director ejecutivo de Lilac Solutions.

Lilac es una de varias empresas que están probando un conjunto de tecnologías nuevas y en gran medida no probadas llamadas extracción directa de litio, o DLE, que podría aumentar la eficiencia y disminuir las externalidades negativas del proceso de extracción de salmuera.

En lugar de concentrar el litio evaporando la salmuera en grandes piscinas, DLE extrae la salmuera directamente a una unidad de procesamiento, la somete a una serie de procesos químicos para separar el litio y luego la vuelve a inyectar bajo tierra. Este proceso produce carbonato o hidróxido de litio apto para baterías en cuestión de horas, sin necesidad de transportar salmuera concentrada a una instalación de procesamiento separada.

DLE también podría ayudar a impulsar el mercado doméstico de minería de litio. Hoy en día, la mayor parte de la extracción de salmuera de litio se lleva a cabo en el Salar de Atacama, un salar expansivo en el norte de Chile que contiene la salmuera de litio de la más alta calidad en el mundo. Pero las tecnologías DLE requieren mucho menos terreno y pueden ayudar a liberar recursos en áreas donde la salmuera contiene menos litio y más impurezas.

Las empresas norteamericanas Lilac Solutions, EnergyX y Standard Lithium están explorando recursos de litio en áreas como la Formación Smackover de Arkansas, el Mar Salton de California y el Gran Lago Salado de Utah, así como en el extranjero en Argentina, Bolivia y Chile. El gobierno chileno incluso ha anunciado que todos los nuevos proyectos de litio deberán utilizar la tecnología DLE.

“Así que es el momento adecuado y maduro para que esto vea la luz muy, muy pronto”, dijo Amit Patwardhan, CTO de EnergyX.

En un mundo anterior a los vehículos eléctricos, los métodos tradicionales de extracción de salmuera y roca dura eran más que suficientes para satisfacer la demanda mundial de litio.

“El mundo no necesitó DLE durante los últimos 50 años. El uso principal del litio era industrial: cerámica, vidrio y lubricantes”, dijo Robert Mintak, director ejecutivo de Standard Lithium.

Pero con la demanda de vehículos eléctricos y las baterías de iones de litio que los alimentan en auge, ahora hay una escasez de oferta.

“Durante los últimos 10 años, el 90% de la nueva producción de litio provino de proyectos de roca dura. Pero los proyectos de roca dura son cada vez más caros a medida que nos adentramos en recursos de menor ley. Y si suma todos los proyectos de hard rock, simplemente no hay suficientes recursos para cumplir con los objetivos de los fabricantes de automóviles. Son los recursos de salmuera los que son lo suficientemente grandes como para electrificar la industria automotriz”, dijo Snydacker.

DLE ya se está utilizando hasta cierto punto tanto en Argentina como en China, donde las empresas Livent y Sunresin están implementando tecnología comercial que combina DLE con operaciones tradicionales de estanques de evaporación.

Ambas empresas confían en una tecnología llamada adsorción, el único enfoque comercialmente probado para DLE. En este proceso, las moléculas de litio en la salmuera se adhieren a una sustancia adsorbente, eliminándolas de las impurezas circundantes. Pero los expertos dicen que quitar el litio de los adsorbentes requiere mucha agua dulce, un gran problema considerando que muchos de los mejores recursos de salmuera del mundo se encuentran en áreas áridas.

El informe de sostenibilidad más reciente de Livent indica que utiliza 71,4 toneladas métricas de agua dulce por tonelada métrica de carbonato de litio equivalente, o LCE, producido. Lilac informó que en la prueba piloto usa entre 10 y 20 toneladas métricas de agua dulce, mientras que EnergyX dice que usa menos de 20 toneladas métricas.

Sunresin, con sede en China, dice que recicla toda su agua dulce y que sus proyectos más nuevos operarán sin estanques de evaporación.

Pero una gran cantidad de otras compañías ahora están ingresando a la industria, probando tecnologías alternativas que, según afirman, no solo eliminarán los estanques de evaporación por completo, sino que también aumentarán los rendimientos y reducirán los requisitos de energía y agua dulce.

Lilac Solutions, con sede en el Área de la Bahía, está utilizando una tecnología llamada intercambio iónico. Actualmente está probando su tecnología en Argentina en asociación con la compañía australiana de litio Lake Resources.

“Con la perla de intercambio iónico Lilac hemos desarrollado un material cerámico. Esta cerámica absorbe litio de la salmuera de forma selectiva mientras libera un protón. Una vez que el litio se absorbe en el material, lo eliminamos de la perla usando ácido diluido. y eso produce un concentrado de cloruro de litio que se puede procesar fácilmente en productos químicos de grado de batería”, explicó Snydacker.

Lilac espera tener su primer módulo a escala comercial en funcionamiento antes de fines de 2024. La compañía cuenta con el respaldo de BMW y Breakthrough Energy Ventures, financiado por Bill Gates, y Ford firmó un acuerdo no vinculante para comprar litio de su planta de Argentina.

EnergyX, con sede tanto en San Juan, Puerto Rico, como en Austin, Texas, utiliza una combinación de tecnologías que puede adaptarse al recurso de salmuera específico. El primer paso es la adsorción tradicional, seguida de un método conocido como “extracción con solvente”, en el que la salmuera concentrada se mezcla con un líquido orgánico. Luego, el litio se transfiere al orgánico antes de que se libere y se concentre. La filtración por membrana es la etapa final, que elimina todas las impurezas restantes.

“Así que ves todos estos bucles y sinergias que surgen de la combinación de estas tecnologías. Y ese es otro gran diferenciador en lo que hace EnergyX y lo que realmente reduce el costo de la tecnología en comparación con cualquier otra”, dijo Patwardhan.

EnergyX está construyendo plantas de demostración con socios no revelados en Argentina, Arkansas, Chile, California y Utah, y pretende tener las dos primeras en funcionamiento para fines de este año. Recientemente, la compañía obtuvo $50 millones en fondos de GM para ayudar a escalar su tecnología.

Standard Lithium, con sede en Vancouver, también tiene grandes patrocinadores. El mayor inversionista de la empresa pública es Koch Industries, y ha estado operando una planta de demostración en el sur de Arkansas durante los últimos tres años, produciendo litio en una planta de bromo preexistente.

La empresa utiliza tecnologías de adsorción y de intercambio iónico, según el recurso. Espera comenzar la construcción de una instalación DLE a escala comercial el próximo año y también se está expandiendo a Texas.

“A medida que nos expandimos de Arkansas a Texas, tenemos la oportunidad de ser el área de producción más grande de productos químicos de litio en América del Norte, utilizando en un área que no está bajo estrés hídrico, que tiene una licencia social para operar”, dijo Mintak.

Empresas como Standard Lithium, que se están inclinando hacia el mercado estadounidense, se beneficiarán de la Ley de Reducción de la Inflación, que vincula los subsidios a los vehículos eléctricos con el abastecimiento nacional de materiales para baterías. Los fabricantes de automóviles también pueden recibir el crédito EV completo si se abastecen de países que tienen acuerdos de libre comercio con los EE. UU., como Chile.

Si bien Chile ha anunciado que todos los nuevos proyectos de litio en el país deberán utilizar tecnologías DLE, no ha anunciado con qué empresas se asociará para estos nuevos proyectos.

La vecina Bolivia también está buscando utilizar la extracción directa de litio para ayudar a desbloquear los vastos, pero en gran parte subdesarrollados, recursos de litio del país. El gobierno ha recurrido a un consorcio de empresas chinas, liderado por el gigante de las baterías CATL, para encabezar los esfuerzos de DLE en sus salinas, y también está considerando una futura asociación con Lilac.

La mayor parte del nuevo suministro de litio seguirá proviniendo de proyectos de roca dura durante el resto de esta década, dijo Snydacker. “Pero para fines de esta década, veremos proyectos de salmuera a gran escala en línea…”, predijo. “Y de cara a la próxima década, esta tecnología proporcionará la mayoría de los nuevos suministros”.

En general, se proyecta que la producción de litio de DLE crezca de aproximadamente 54 000 toneladas métricas en la actualidad a 647 500 toneladas métricas para 2032, según Benchmark Mineral Intelligence. Se pronostica que tendrá un valor de alrededor de $ 21.6 mil millones.

“Pero cuando lo ubicamos en términos relativos frente al resto del mercado global, eso solo representa alrededor del 15% del suministro total”, dijo James Mills, consultor principal de Benchmark Mineral Intelligence. “Entonces, todavía tendremos que depender de las formas tradicionales de producción para las unidades de litio, ya sean estanques de evaporación o minería de roca dura”.

Corrección: Lilac Solutions todavía se está considerando para una futura asociación con el gobierno boliviano para la extracción directa de litio. Una versión anterior de esta historia no reflejaba esa posibilidad.

Mire el video para obtener más información sobre las empresas que buscan llevar la extracción directa de litio a la corriente principal.