Mayo 2021 – Oscar Vargas – Una nanotecnología revolucionaria de la empresa de tecnología limpia EnergyX promete revolucionar la velocidad, el costo y la sostenibilidad de acceder a las reservas de litio del mundo. La técnica utiliza una clase de materiales recientemente desarrollada para actuar como un tamiz orgánico para separar el litio, en lugar de vastas redes de estanques de evaporación. El litio es un elemento crítico utilizado en la tecnología de baterías que sustenta gran parte de la electrónica de consumo, los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía del mundo.
Para 2040, se estima que habrá 56 millones de ventas anuales de vehículos eléctricos (EV) y más de 1095 gigavatios de sistemas de almacenamiento de energía de baterías en el mundo, un aumento exponencial de 2 millones de ventas anuales de vehículos eléctricos y 9 gigavatios en 2018. misma tecnología de batería de iones de litio que se encuentra en teléfonos y computadoras portátiles, que requiere un rápido escalamiento de la cadena de suministro de materia prima para mantener el ritmo.
“El litio ahora figura en la parte superior de la lista de minerales críticos del gobierno de los Estados Unidos, lo que demuestra su importancia geopolítica”, cita al fundador y director ejecutivo de EnergyX, Teague Egan. “Podría decirse que el litio es el nuevo petróleo, el producto económico más importante y valioso del siglo XXI”.
Egan cree que, si bien no existe una escasez inmediata de materia prima para satisfacer esta demanda, la rápida adopción del uso de baterías para una amplia gama de tecnologías no puede satisfacerse mediante la expansión de las técnicas de producción tradicionales.
“Se ha invertido relativamente poco en la producción de grafito, cobalto, níquel y litio. Con un pronóstico de crecimiento de la demanda de 5 a 10 veces mayor en la próxima década, y una nueva mina que tardará 10 años en descubrir y desarrollar las matemáticas es un desafío ”.
Más de dos tercios de las reservas de litio del mundo están suspendidas en “salmueras” de agua salada altamente concentrada. Algunas de las fuentes más importantes se encuentran en las salinas de Bolivia, Chile, China, Argentina y el Tíbet. La mayor parte se extrae mediante vastas redes de estanques de evaporación en un proceso que puede durar hasta dos años.
“El litio se mezcla con muchas otras sales de tamaño similar, como magnesio, sodio, calcio y potasio”, dice Egan. “Eso hace que sea realmente difícil separar el litio útil que desea”.
Los métodos tradicionales se basan en que el sol evapora el contenido de agua y espera a que las sales se precipiten una por una. Como el litio es uno de los elementos más ligeros de la tabla periódica, es el último en salir de la mezcla de salmuera y se pierde mucho en el camino. Por lo general, solo se extrae correctamente del 30 al 50%.
El papel de la tecnología disruptiva
Es un método que EnergyX cree que es anticuado y que no se escala bien, ya que requiere mucha tierra y mano de obra.
Egan dio el ejemplo de una instalación propiedad de la empresa de extracción de litio SQM. Su instalación en el norte de Chile cubre más de 44km 2 y requiere 2000 empleados para operar. “Con un gasto de capital de $ 40 / m, eso equivale aproximadamente a $ 1,76 mil millones para configurar este sistema de estanques de evaporación que solo produce 30,000 toneladas métricas de litio por año”, dice Egan.
Si bien los estanques de evaporación también producen otros productos útiles además del litio, el aumento de la producción requeriría un aumento relativamente proporcional de la tierra y la mano de obra. Esto no es práctico cuando la demanda de litio a corto plazo se multiplica por diez.
“Tenemos la tecnología para asegurar el suministro global de litio para el futuro y extraerlo de un método más sostenible desde el punto de vista medioambiental”, añadió Egan.
EnergyX afirma que su tecnología LiTAS patentada, respaldada por investigaciones publicadas en las principales revistas académicas Science and Nature , revoluciona esto. El nuevo método acelera el proceso de extracción de litio de años a días, y en lugar de una tasa de extracción del 30-50%, la tecnología captura cerca del 90% del litio en la mezcla.
La ciencia subyacente se basa en una nueva clase de materiales llamados armazones organometálicos (MOF), que tienen un área de superficie interna extremadamente grande y tamaños de poro pequeños. Estos actúan como un tamiz orgánico para separar con mucha precisión diferentes iones metálicos de tamaño similar.
“El hecho de que veamos que las membranas MOF se dirigen y separan estos iones metálicos específicos en una mezcla acuosa es un avance innovador y pionero”, explica TJ Dilenschneider, director científico de EnergyX. “Las ‘sales’ en las salmueras de agua salada son todas tan similares, que tener la capacidad de apuntar y separar el litio del magnesio y el calcio o el sodio del litio en altas concentraciones es fenomenal”.
Si bien Egan no proporcionó un costo preciso con la nueva tecnología, indicó que la velocidad de producción es 100 veces más rápida y requiere una sobrecarga mínima de mano de obra. Ambos factores reducirán drásticamente el precio del litio, que según EnergyX representa una cantidad sustancial del costo de una celda de batería.
A su vez, unos costes de batería más competitivos ayudarían a acelerar la adopción de vehículos eléctricos y aumentar los niveles de energía solar y eólica, que son la forma más barata de generación de electricidad en un número creciente de mercados en todo el mundo, pero requieren almacenamiento de energía para abordar su variabilidad.
También se espera que los costos de instalación y el impacto ambiental de LiTAS sean mínimos. “En comparación con los vastos estanques de evaporación, nuestra tecnología se puede implementar en una fracción de eso, en un entorno de fábrica”, agregó Egan. Sin costos importantes de compra de tierras, áreas importantes de terreno natural pueden dejarse vírgenes y, a diferencia de las técnicas de evaporación tradicionales utilizadas por los mineros de litio, no se requiere el uso externo de agua dulce.
La tecnología es la culminación de miles de horas y millones de dólares en investigación derivada de un esfuerzo de colaboración trinstitucional entre la Universidad de Monash, CSIRO (el Laboratorio Nacional Australiano) y la Universidad de Texas en Austin (UT). El trabajo también fue respaldado por una subvención del Departamento de Energía de EE. UU. De $ 10,75 millones.
EnergyX se aseguró los derechos mundiales exclusivos de la tecnología por una suma no revelada y otros instrumentos financieros. Varios de los científicos clave de las instituciones son miembros del Consejo Asesor Científico de EnergyX.
La compañía dice que actualmente está en conversaciones con las principales empresas mineras de litio para obtener la licencia de la tecnología.
*Escrito por Oscar Vargas, Especialista de Renovables de Gas Energy Latin America
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