Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST) en Arabia Saudita han descubierto cómo extraer litio, una parte esencial de las baterías de los vehículos eléctricos y de los gadgets más populares en el mundo, del agua de mar de una manera rentable.
Publicado en la revista Energy & Environmental Science y titulado Proceso de membrana de bombeo eléctrico continuo para la minería de litio en agua de mar, el informe revela el método empleado.
“Nuestro método puede servir como un enfoque factible para asegurar el suministro de litio para el uso futuro de energía”, indican los científicos, que añaden que “el agua de mar contiene cantidades significativamente mayores de litio que las que se encuentran en la tierra, lo que proporciona un recurso casi ilimitado del mineral para satisfacer el rápido crecimiento de la demanda de baterías actuales”.
En este sentido, es importante detallar que el océano contiene alrededor de 5.000 veces más litio que la tierra, pero está en concentraciones extremadamente bajas, de alrededor de 0,2 partes por millón. Por lo tanto, el mayor desafío circunda en cómo capturar el mineral del agua, y para eso el equipo universitario abordó el desafío utilizando agua del mar Rojo.
Para resolver el problema, los investigadores emplearon una celda electroquímica que contiene una membrana cerámica hecha de óxido de litio, lantano y titanio (LLTO). La membrana posee una estructura cristalina que contiene agujeros lo suficientemente anchos para permitir que los iones de litio pasen mientras bloquean los iones metálicos más grandes.
En el estudio pormenoriza que cada celda posee tres compartimentos, donde el agua de mar fluye hacia una cámara de alimentación central, en la que los iones de litio positivos pasan a través de la membrana LLTO hacia un compartimento lateral que contiene una solución que bloquea la salida y un cátodo de cobre recubierto con platino y rutenio.
Mientras tanto, “los iones negativos salen de la cámara de alimentación a través de una membrana de intercambio aniónico estándar, pasando a un tercer compartimento que contiene una solución de cloruro de sodio y un ánodo de platino-rutenio”, que completa el proceso.
El estudio explica que “a un voltaje de 3,25V, la celda genera gas hidrógeno en el cátodo y gas cloro en el ánodo. Esto impulsa el transporte de litio a través de la membrana cerámica, donde se acumula en la cámara lateral".
“Esta agua enriquecida con litio se convierte en la materia prima para cuatro ciclos más de procesamiento, alcanzando finalmente una concentración de más de 9.000 ppm. Al ajustar el pH de esta solución, se obtiene fosfato de litio sólido que contiene trazas de otros iones metálicos, pero es lo suficientemente puro como para cumplir con los requisitos de los fabricantes de baterías“, fundamentan.
Los investigadores estiman que la celda necesitaría solo USD 5 de electricidad para extraer 1 kilogramo de litio del agua de mar, y el valor del hidrógeno y el cloro producido por la celda compensaría con creces el costo.
Además, el agua de mar residual podría usarse en plantas de desalinización para proporcionar agua dulce, a lo que el líder del grupo, Zhiping Lai, indica: “Continuaremos optimizando la estructura de la membrana y el diseño de la celda para mejorar la eficiencia del proceso”.
*Nota publicada en Forbes México