Princeton ha encontrado un modo inaudito de producir litio más rápido y barato, con cuerdas porosas
11 Sep 2023
Un innovador método desarrollado en la Universidad de Princeton reduce drásticamente la huella ambiental y el tiempo requerido para la producción de litio, promoviendo así un futuro de energía limpia y sostenible.
El litio, un elemento crucial en las baterías que alimentan los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía en la red, es el eje de un futuro energético sostenible.
Sin embargo, los métodos convencionales de extracción de litio de agua salada tienen importantes inconvenientes ambientales, incluidos los enormes requisitos de terreno y tiempo, que a menudo abarcan varios kilómetros cuadrados y más de un año antes de que pueda comenzar la producción.
Ahora, una innovadora técnica de extracción nacida en la Universidad de Princeton promete revolucionar la producción de litio.
Producir litio en cuerdas
Investigadores de Princeton han diseñado un método de vanguardia, descrito en una publicación del 7 de septiembre en Nature Water, que reduce significativamente el terreno y el tiempo necesarios para la producción de litio.
Esta técnica innovadora no sólo mejora las instalaciones de producción de litio existentes, sino que también desbloquea fuentes potenciales que antes se consideraban demasiado pequeñas o diluidas para ser viables.
En el corazón de este enfoque innovador se encuentran fibras porosas meticulosamente retorcidas en hilos para formar cuerdas.
Estas fibras poseen un núcleo que atrae el agua y una superficie que la repele. Cuando los extremos de estas cuerdas se sumergen en una solución de agua salada, la acción capilar, similar a la forma en que los árboles extraen agua desde las raíces hasta las hojas, impulsa el agua hacia las cuerdas.
Se produce una rápida evaporación en la superficie de cada hilo, dejando iones de sal concentrados, incluidos sodio y litio. A medida que el agua continúa evaporándose, estas sales cristalizan, formando cristales de cloruro de sodio y cloruro de litio en las cuerdas, lo que simplifica el proceso de recolección.
En particular, esta técnica no sólo concentra las sales sino que también hace que el litio y el sodio cristalicen en distintos lugares a lo largo de la cuerda debido a sus diferentes propiedades físicas.
El sodio, de baja solubilidad, cristaliza en la parte inferior de la cuerda, mientras que las sales de litio altamente solubles cristalizan cerca de la parte superior. Esta separación natural permite la recolección individual de litio y sodio, una hazaña que normalmente requiere productos químicos adicionales.
Técnica más compacta y rápida
Z. Jason Ren, líder del equipo de investigación y profesor de ingeniería civil y ambiental del Centro Andlinger para la Energía y el Medio Ambiente de Princeton, señala que el objetivo de su equipo es «aprovechar los procesos fundamentales de evaporación y acción capilar para concentrar, separar y cosechar litio».
«No necesitamos aplicar productos químicos adicionales, como es el caso con muchas otras tecnologías de extracción, y el proceso ahorra mucha agua en comparación con los enfoques tradicionales de evaporación», amplía.
El método convencional de extracción de salmuera implica la construcción de vastos estanques de evaporación para concentrar el litio de salinas, lagos salados o acuíferos subterráneos, un proceso que puede durar meses o años.
Este enfoque es económicamente viable sólo en regiones específicas con altas concentraciones iniciales de litio, tierras extensas y climas áridos para maximizar la evaporación. Por ejemplo, Estados Unidos tiene sólo una operación activa de extracción de litio a base de salmuera, que cubre más de 11 kilómetros cuadrados en Nevada.
Por el contrario, la técnica de las cuerdas es mucho más compacta y acelera significativamente la producción de litio. Aunque requiere una mayor ampliación desde el laboratorio a niveles industriales, tiene el potencial de reducir el uso de la tierra en más del 90 % en comparación con las operaciones actuales y acelerar la evaporación más de 20 veces, lo que potencialmente produciría cosechas iniciales de litio en menos de un mes.
Además, este método compacto, rápido y de bajo coste podría abrir nuevas fuentes de litio, incluidos pozos de petróleo y gas en desuso y salmueras geotérmicas, que antes se consideraban demasiado pequeñas o diluidas para su extracción. Incluso podría hacer factible la extracción de litio del agua de mar.
La técnica se puede mejorar aún más
Los investigadores ya están trabajando en una técnica de segunda generación para mejorar la eficiencia, el rendimiento y el control del proceso de cristalización. Dado que los materiales son rentables y la tecnología no depende de tratamientos químicos, se presenta como un fuerte candidato para una adopción generalizada.
La innovadora técnica de extracción de litio desarrollada en la Universidad de Princeton tiene el potencial de redefinir el futuro de la energía limpia al abordar las limitaciones de los métodos de extracción tradicionales.
Al reducir significativamente el uso de la tierra y acelerar la producción, esta innovación promete hacer que el litio sea más accesible, rentable y respetuoso con el medio ambiente, contribuyendo así a la transición hacia una sociedad baja en carbono.
Los investigadores están trabajando activamente para llevar esta tecnología innovadora del laboratorio al mercado global, ofreciendo una solución prometedora a un desafío energético crítico.
