A medida que el mercado de veh\u00edculos el\u00e9ctricos crece, la demanda de litio (el mineral necesario para las bater\u00edas de iones de litio) tambi\u00e9n se ha disparado. La producci\u00f3n mundial de litio se ha m\u00e1s que triplicado en la \u00faltima d\u00e9cada. Pero los m\u00e9todos actuales para extraer litio de minerales o salmueras son lentos y conllevan altas demandas de energ\u00eda y costos ambientales. Tambi\u00e9n requieren fuentes de litio que, para empezar, est\u00e1n incre\u00edblemente concentradas y solo se encuentran en unos pocos pa\u00edses. Ahora, investigadores de la Escuela de Ingenier\u00eda Molecular Pritzker (PME) de la Universidad de Chicago han optimizado un nuevo m\u00e9todo para extraer litio de fuentes m\u00e1s diluidas y generalizadas del mineral, incluida el agua de mar, el agua subterr\u00e1nea y el “agua de reflujo” que queda del fracking. y perforaci\u00f3n petrolera en alta mar.<\/p>\n\n\n\n
“En este momento existe una brecha entre la demanda de litio y la producci\u00f3n”, dijo Chong Liu, profesor asistente de ingenier\u00eda molecular de la familia Neubauer y autor principal del nuevo trabajo, publicado en Nature Communications. “Nuestro m\u00e9todo permite la extracci\u00f3n eficiente del mineral a partir de l\u00edquidos muy diluidos, lo que puede ampliar enormemente las fuentes potenciales de litio”.<\/p>\n\n\n\n
En la nueva investigaci\u00f3n, Liu y sus colegas demostraron c\u00f3mo ciertas part\u00edculas de fosfato de hierro pueden extraer litio de l\u00edquidos diluidos de manera m\u00e1s eficiente. Sus nuevos hallazgos podr\u00edan acelerar una era de extracci\u00f3n de litio m\u00e1s r\u00e1pida y ecol\u00f3gica.<\/p>\n\n\n\n
Litio a un costo “Para empezar, estos m\u00e9todos no son particularmente respetuosos con el medio ambiente, y si empiezas a intentar trabajar con fuentes de litio menos concentradas, se volver\u00e1n a\u00fan menos eficientes”, dijo Liu. “Si tienes una salmuera 10 veces m\u00e1s diluida, necesitar\u00e1s 10 veces m\u00e1s agua salada para obtener la misma cantidad de litio”.<\/p>\n\n\n\n En los \u00faltimos a\u00f1os, el equipo de Liu ha encabezado un m\u00e9todo completamente diferente para extraer litio de l\u00edquidos diluidos. Su enfoque a\u00edsla el litio en funci\u00f3n de sus propiedades electroqu\u00edmicas, utilizando redes cristalinas de fosfato de hierro de olivino. Debido a su tama\u00f1o, carga y reactividad, el litio es atra\u00eddo hacia los espacios de las columnas de fosfato de hierro de olivino, como si se empapara agua en los agujeros de una esponja. Pero, si la columna est\u00e1 perfectamente dise\u00f1ada, los iones de sodio, tambi\u00e9n presentes en l\u00edquidos salinos, quedan fuera o entran en el fosfato de hierro en un nivel mucho m\u00e1s bajo. En el nuevo trabajo, Liu y sus colegas, incluido el primer autor del nuevo art\u00edculo, Gangbin Yan, un estudiante graduado de PME, probaron c\u00f3mo la variaci\u00f3n en las part\u00edculas de fosfato de hierro de olivino afectaba su capacidad para aislar selectivamente el litio sobre el sodio.<\/p>\n\n\n\n “Cuando se produce fosfato de hierro, se pueden obtener part\u00edculas de tama\u00f1os y formas dr\u00e1sticamente diferentes”, explica Yan. “Para descubrir el mejor m\u00e9todo de s\u00edntesis, necesitamos saber cu\u00e1les de esas part\u00edculas son m\u00e1s eficientes para seleccionar litio sobre sodio”.<\/p>\n\n\n\n Ni demasiado grande ni demasiado peque\u00f1o Descubrieron que cuando las part\u00edculas de fosfato de hierro eran demasiado grandes o demasiado peque\u00f1as, tend\u00edan a dejar entrar m\u00e1s sodio en sus estructuras. Eso llev\u00f3 a extracciones de litio menos puras.<\/p>\n\n\n\n “Result\u00f3 que hab\u00eda un punto \u00f3ptimo en el medio donde tanto la cin\u00e9tica como la termodin\u00e1mica favorecen al litio sobre el sodio”, dijo Liu.<\/p>\n\n\n\n Los hallazgos son vitales para hacer avanzar la extracci\u00f3n electroqu\u00edmica de litio hacia un uso comercial. Sugieren que los investigadores deber\u00edan centrarse no s\u00f3lo en producir fosfato de hierro de olivino, sino tambi\u00e9n en producir fosfato de hierro de olivino en el tama\u00f1o de part\u00edcula ideal.<\/p>\n\n\n\n “Tenemos que tener en cuenta este tama\u00f1o de part\u00edcula deseado cuando elegimos m\u00e9todos de s\u00edntesis para ampliarlos”, dijo Liu. “Pero si podemos hacer esto, creemos que podemos desarrollar un m\u00e9todo que reduzca el impacto ambiental de la producci\u00f3n de litio y asegure el suministro de litio en este pa\u00eds”.<\/p>\n\n\n\n Otros autores del art\u00edculo son Emory Apodaca, Suin Choi, Peter J. Eng, Joanne E. Stubbs, Yu Han, Siqi Zou, Mrinal K. Bera y Ronghui Wu de la Universidad de Chicago; Jialiang Wei y Wei Chen del Instituto de Tecnolog\u00eda de Illinois; y Evguenia Karapetrova y Hua Zhou del Laboratorio Nacional Argonne.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Hoy en d\u00eda, la mayor parte del litio utilizado en las bater\u00edas de litio proviene de dos procesos de extracci\u00f3n b\u00e1sicos. Los minerales de litio se pueden extraer, triturar con maquinaria pesada y luego tratar con \u00e1cido para aislar el litio. Las piscinas de salmuera de litio, por otro lado, utilizan cantidades masivas de agua bombeadas a la superficie de la tierra y luego se evaporan (en el transcurso de m\u00e1s de un a\u00f1o) para producir litio seco.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>El equipo de investigaci\u00f3n sintetiz\u00f3 part\u00edculas de fosfato de hierro de olivino utilizando diferentes m\u00e9todos, lo que dio como resultado una variedad de tama\u00f1os de part\u00edculas que abarcan entre 20 y 6.000 nan\u00f3metros. Luego, dividieron esas part\u00edculas en grupos seg\u00fan su tama\u00f1o y las usaron para construir electrodos que podr\u00edan extraer litio de una soluci\u00f3n d\u00e9bil.<\/p>\n\n\n\n