A procura de lítio está a crescer rapidamente à medida que os fabricantes de automóveis aumentam a produção de veículos eléctricos e as empresas de energia constroem sistemas de baterias maiores para apoiar a energia eólica e solar. Mas a produção de lítio continua a ser um processo lento e ambientalmente caro. Os métodos modernos de mineração funcionam melhor com depósitos de alta qualidade encontrados apenas num número limitado de regiões, ao mesmo tempo que consomem grandes quantidades de terra e água.
Agora, investigadores da Columbia Engineering desenvolveram uma nova técnica de extração de lítio que pode acelerar a produção, reduzir a poluição e explorar reservas que as tecnologias existentes têm dificuldade em aceder.
Seus resultados são publicados na revista Jouledescrevem um processo chamado extração seletiva com troca de solvente, ou S3E (pronuncia-se S, três Es). O método usa um solvente sensível à temperatura para extrair lítio diretamente de salmouras subterrâneas, mesmo quando as concentrações de lítio são baixas ou misturadas com outros minerais que são difíceis de separar.
Novo método de extração de lítio mostra forte seletividade
De acordo com a equipe de pesquisa, o S3E demonstrou uma seletividade impressionante durante os testes. O sistema extraiu lítio a uma taxa 10 vezes maior que a do sódio e 12 vezes maior que a do potássio. Também removeu o magnésio, um dos contaminantes mais comuns nas salmouras de lítio, utilizando uma etapa de precipitação química que separa o material indesejado.
Ao contrário de muitos sistemas atuais de extração direta de lítio, o S3E não depende de aglutinantes químicos especiais ou de pós-processamento extenso. Em vez disso, depende da maneira única como os íons de lítio interagem com as moléculas de água dentro do solvente, o que muda o comportamento dependendo da temperatura.
À temperatura ambiente, o solvente absorve lítio e água da salmoura. Uma vez aquecido, o sistema libera o lítio purificado e a água enquanto regenera o solvente para que possa ser usado repetidamente.
Por que a atual produção de lítio é um problema
Cerca de 40% das reservas mundiais de lítio provêm de salmouras subterrâneas localizadas sob regiões desérticas. A maioria dos produtores depende da evaporação solar, um processo que bombeia salmoura para enormes lagos ao ar livre e a deixa exposta ao sol durante meses ou mesmo anos até que água suficiente evapore.
Esta abordagem depende fortemente de climas secos, terrenos planos e grandes extensões de terra, tornando-a prática apenas em locais seleccionados, como o deserto do Atacama, no Chile, e partes do Nevada. Exige também uma utilização significativa da água em regiões que já sofrem de escassez de água.
“Não há como a evaporação solar por si só atender à demanda futura”, disse Ngai Yin Yip, professor associado de Engenharia da Terra e Ambiental da La Von Duddleson Crumb na Universidade de Columbia. “E há salmouras promissoras ricas em lítio, como em Salton Sea, na Califórnia, onde este método simplesmente não pode ser usado.”
O lítio de Salton Sea pode alimentar milhões de baterias de veículos elétricos
Para testar o sistema, os pesquisadores usaram salmouras sintéticas criadas para imitar as condições do Mar Salton, na Califórnia, uma região geotérmica que se acredita conter lítio suficiente para alimentar mais de 375 milhões de baterias de veículos elétricos.
Após quatro ciclos de extração usando o mesmo lote de solvente, a equipe recuperou quase 40% do lítio. Os resultados mostram que esta tecnologia poderia eventualmente suportar operação contínua e em grande escala.
“Esta é uma nova maneira de extrair lítio diretamente”, disse Yip. “É rápido, seletivo e fácil de escalar. E pode alimentar-se de calor de baixa qualidade de fontes de lixo ou coletores solares.”
Os pesquisadores enfatizaram que o projeto ainda está em fase de prova de conceito e ainda não foi totalmente otimizado para eficiência ou recuperação máxima de lítio. Apesar disso, eles acreditam que o S3E pode ser uma alternativa viável às lagoas de evaporação e à mineração de rochas duras que atualmente dominam a produção global de lítio, apesar das suas desvantagens ambientais.
Produção limpa de lítio para a transição para energia limpa
À medida que a procura por baterias continua a crescer em todo o mundo, tecnologias de extração de lítio mais limpas podem tornar-se cada vez mais importantes para a transição para energias limpas.
“Falamos sobre energia verde o tempo todo”, disse Yip. “Mas raramente falamos sobre o quão sujas são algumas cadeias de abastecimento. Se quisermos uma transição verdadeiramente sustentável, precisamos de formas mais limpas de produzir os materiais dos quais depende. Este é um dos passos nesta direção.”
