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El litio se ha convertido en un metal esencial y bastante escaso en medio del rápido desarrollo de la producción en masa de dispositivos electrónicos y pilas.
Tradicionalmente, el litio se ha extraído de minerales mineros. Se trata de un proceso costoso, complejo y largo, que además Causa daños al medio ambiente.
Sin embargo, es probable que la mayor parte de la producción de litio se base en la evaporación salmuera de vastos depósitos bajo el Sol durante un año o incluso más. El proceso de evaporación deja una solución rica en litio.
Extraer litio de esta solución requiere el uso de sustancias químicas apropiadas que son potencialmente tóxicas. Investigadores del Imperial College de Londres han presentado ahora una nueva tecnología para extraer litio de lagos salados y fuentes geotérmicas.
Los científicos han creado una membrana de polímeros con poros diminutos y diseñados con precisión en forma de celdas de reloj de arena que pueden capturar selectivamente iones de litio de soluciones salinas complejas. Estas soluciones salinas son ricas en litio y contienen sodio, potasio, magnesio y otros iones. Métodos tradicionales El proceso de extracción del litio no permitía separar eficazmente los iones de litio.
Durante la extracción tradicional de litio La salmuera se vierte en enormes estanques, donde el proceso de evaporación puede durar meses o incluso años. Este proceso requiere el uso de grandes cantidades de agua, además de productos químicos tóxicos y provoca emisiones de gases de efecto invernadero.
La nueva tecnología promete reducir considerablemente el coste de este proceso, así como las emisiones nocivas. La membrana polimérica contiene minúsculos nanoporos que actúan como tamiz molecular. Están recubiertos de grupos de elementos hidrófilos que ayudan a guiar los iones de litio a través de la membrana y bloquean los iones de mayor tamaño.
Durante los experimentos, la membrana permitió el paso de 200 iones de litio por cada ion de magnesio El rendimiento de esta tecnología es superior al de la mayoría de los materiales de membrana similares, que en la mayoría de los casos no alcanzan una eficiencia de ni siquiera 10:1.
Cuando se activa el dispositivo de electrodiálisis, la membrana utiliza una corriente eléctrica para arrastrar iones de litio a través de sus poros, dejando atrás el magnesio y otras impurezas. En pruebas realizadas con lagos salados simulados, el sistema produjo carbonato de litio de gran pureza apto para su uso en baterías.
Los materiales poliméricos utilizados para crear las membranas son fácilmente solubles en disolventes comunes y pueden fabricarse con las tecnologías industriales existentes.
«Estamos en proceso de crear una empresa de tecnología climática y buscamos asociarnos con empresas que extraigan litio a gran escala utilizando soluciones de salmuera», — ha declarado el autor principal del estudio, el Dr Sol Celestial.
La demanda mundial de litio sigue creciendo en un contexto de cambio hacia los vehículos eléctricos y las fuentes de energía alternativas La recuperación de litio de la salmuera mediante membranas podría ser una alternativa más sostenible y rentable que los métodos convencionales, sobre todo si el proceso se alimenta de energías renovables.
Los investigadores ya han aumentado el tamaño de sus propias membranas y las han probado en condensadores de electrodiálisis mucho mayores En un experimento, consiguieron concentrar el litio de una solución salina mixta hasta más de 3 moles por litro, un nivel que cumple los requisitos para la producción de carbonato de litio de gran pureza, un ingrediente clave de las pilas.
Esta tecnología puede utilizarse para purificar agua, extraer metales valiosos de las aguas residuales de la minería o incluso cobre y otros materiales importantes.
«Esta tecnología tiene un enorme potencial en diversos ámbitos de importancia comercial, desde el almacenamiento de energía hasta la depuración del agua y la recuperación de materiales críticos en una economía circular», — subraya Director de Iniciativa Empresarial del Departamento de Ingeniería Química del Imperial College de Londres, el profesor Sandro Macchiotto.
Los resultados del estudio se publican en la revista Nature
Fuente: ZME Science