Cómo la conversión directa de litio simplifica la producción de hidróxido de litio
La demanda mundial de litio se ha triplicado en los últimos cinco años, impulsada principalmente por las necesidades del sector de fabricación de baterías. Mientras el mundo sigue haciendo la transición hacia fuentes de energía más limpias y aumenta la adopción de vehículos eléctricos, continúa creciendo la necesidad de litio.
El litio es un componente clave de las baterías de los vehículos eléctricos (EV). Se procesa en hidróxido de litio o carbonato de litio en el proceso de fabricación del cátodo de la batería. A menudo se prefiere el hidróxido de litio para la composición química de las baterías que incorporan níquel y cobalto. Estas baterías tienen densidades de energía más altas que las de fosfato de hierro y litio, que se usan más comúnmente para EV con una autonomía de conducción de menos de 300 millas.
Tradicionalmente, en la producción de litio siempre se ha extraído el elemento de diversas fuentes, como roca dura, arcillas y salmueras de salar. Se está trabajando mucho para extraer también litio del agua producida y de las salmueras geotérmicas. Una vez extraído, el litio se purifica, se concentra y, finalmente, se convierte a la forma que los fabricantes de baterías pueden utilizar en la producción de cátodos. El proceso de conversión de cloruro de litio en hidróxido de litio consta de varios pasos que pueden requerir un uso intensivo de productos químicos y energía.
Los métodos convencionales, como el uso de grandes estanques de evaporación para concentrar la salmuera, pueden enfrentar dificultades y limitaciones, como menor rendimiento y menor pureza, y problemas ambientales, como la pérdida de agua.
Se está desarrollando un proceso más nuevo llamado "extracción directa de litio" (DLE) porque reemplaza la dependencia de los estanques de evaporación y, al mismo tiempo, logra una mayor producción de litio y un procesamiento más rápido que con los métodos tradicionales.
Después de la extracción, el litio debe convertirse en una forma utilizable. Para mejorar el procedimiento de conversión de cloruro de litio en hidróxido de litio, Veolia Water Technologies & Solutions está desarrollando un proceso de conversión directa de litio (DLC) que simplificará el método de obtención de hidróxido de litio apto para baterías. La tecnología DLC mejora la eficiencia y los costos del refinado de litio y, al mismo tiempo, reduce el impacto ambiental.
En el método convencional para convertir salmuera de cloruro de litio en hidróxido de litio, hay un paso inicial: producir primero carbonato de litio crudo con la adición de bicarbonato de sodio mediante un proceso físico-químico. Después del primer paso de conversión a carbonato de litio, se aplica un paso adicional para convertir el carbonato de litio en hidróxido de litio mediante otro proceso físico-químico con el agregado de un hidróxido (generalmente, hidróxido de calcio). La tecnología de DLC reemplaza la conversión convencional de dos pasos por un solo paso gracias a un novedoso proceso de intercambio iónico para convertir directamente cloruro de litio en hidróxido de litio. Esto puede simplificar enormemente las operaciones del proceso, al tiempo que reduce la utilización de energía, el uso de productos químicos y la generación de residuos.
¿Cómo es el proceso de DLC?
El proceso de conversión directa de litio de Veolia es un proceso químico a base de resina que utiliza hidróxido de sodio. Se centra en simplificar la transformación de litio en solución acuosa de salmuera a hidróxido de litio monohidrato, el producto que se utilizará para la fabricación de baterías.
Una vez que el litio se extrae con la tecnología de DLE, se necesita un tratamiento previo para eliminar los iones divalentes como el calcio, el magnesio y los sulfatos. Después de la separación de los iones divalentes, la tecnología de DLC utiliza un proceso de intercambio iónico basado en resina mediante el cual el litio se captura en una resina y se eluye con hidróxido de sodio. La salmuera eluida de este proceso de intercambio iónico se convierte en una solución acuosa de hidróxido de litio, libre de cloruros y otras impurezas como el boro. Luego, la solución de hidróxido de litio se concentra mediante tecnologías térmicas para evaporar el agua de la solución acuosa y alcanzar la supersaturación, etapa en la que el hidróxido de litio monohidrato se cristaliza y se separa de la solución acuosa que queda.
En comparación con los métodos tradicionales para producir hidróxido de litio, la tecnología de DLC agiliza el proceso y reduce la necesidad de productos químicos y reactivos como carbonato de sodio y cal; como resultado, también genera menos emisiones que los métodos convencionales.
Otra ventaja contundente de la tecnología de DLC es el ahorro de costos. Al simplificar el proceso de producción, reducir la utilización de energía y productos químicos, y aumentar el rendimiento, la tecnología de DLC puede disminuir considerablemente el costo total de la producción de hidróxido de litio. Estos ahorros de costos se pueden trasladar a los fabricantes de baterías y, en última instancia, a los consumidores, lo que hace que los vehículos eléctricos y las soluciones de almacenamiento de energía sean más asequibles y accesibles.
A medida que el mundo avanza hacia un futuro más sostenible, la aplicación de la tecnología de DLC como parte del diagrama de flujo general puede ayudar a la industria del litio a producir hidróxido de litio monohidrato en forma más rentable. Al permitir una producción de hidróxido de litio más eficiente y respetuosa con el medio ambiente, la tecnología de DLC apoya el crecimiento del sector de los vehículos eléctricos y el de las energías renovables, con lo que contribuye al esfuerzo global para reducir las emisiones de carbono y combatir el cambio climático.
Hidróxido de litio y DLC en la cadena de suministro de litio
Con la demanda de litio en constante aumento, asegurar un suministro interno de litio confiable y sostenible es cada vez más importante. Estados Unidos siempre ha dependido en gran medida del litio importado para satisfacer sus crecientes necesidades, y entre 2016 y 2019, según el Departamento de Energía, el 90% del litio que importó provino de Argentina y Chile. Sin embargo, esta dependencia de fuentes extranjeras hace que el país sea vulnerable a las interrupciones de la cadena de suministro y a la volatilidad de los precios.
Actualmente, Estados Unidos solo tiene una mina de litio activa, en Nevada, aunque hay otras en producción. Con 2.800 millones de dólares en subvenciones a través de la Ley de Inversión en Infraestructura y Empleos destinados a la fabricación y el procesamiento de baterías, Estados Unidos tiene como objetivo reducir su dependencia del litio importado.
El desarrollo de la tecnología de DLC está en consonancia con las iniciativas del gobierno para establecer una cadena de suministro de litio más resistente y autosuficiente. Al adoptar la tecnología de DLC, Estados Unidos puede aprovechar sus abundantes recursos de litio, como los de la Formación Smackover en Arkansas, para crear un sólido ecosistema nacional de producción de litio. La adopción de la tecnología de DLC en la cadena de suministro de litio beneficia a los Estados Unidos y tiene repercusiones internacionales. A medida que los países de todo el mundo establecen objetivos ambiciosos para la adopción de vehículos eléctricos y la utilización de energías renovables, la tecnología de DLC puede ayudar a los productores de litio a satisfacer la creciente demanda de manera más eficiente y sostenible. Hoy en día, el proceso tradicional de conversión en dos pasos es la forma comprobada y confiable de producir hidróxido de sodio. En muchas áreas del procesamiento industrial, Veolia está trabajando en nuevas tecnologías, como la DLC, para que estén listas para su comercialización.
Veolia allana el camino para hacer más eficiente la producción de litio
La tecnología de DLC de Veolia se aplica mejor cuando se desarrolla en conjunto con proveedores de tecnología de extracción directa de litio (DLE). Considerar los flujos de reciclaje como parte de la tecnología de DLE puede hacer que los proyectos en general sean más exitosos, lo cual mejoraría la producción y brindaría acceso a hidróxido de litio de mayor pureza, que es importante para nacionalizar el suministro de litio del país.
El mundo continúa adoptando soluciones de energía sostenible, y en este proceso la producción eficiente de litio es una de las oportunidades más significativas. Veolia ha desarrollado experiencia en varias regiones, resolviendo desafíos de ingeniería, optimizando operaciones y creando una transformación ecológica para los clientes.
Conozca más sobre las capacidades de procesamiento de litio de Veolia y comuníquese con nuestro equipo para saber cómo la tecnología de DLC puede mejorar su proyecto y generar mayores rendimientos de litio con los mejores estándares de pureza.
