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Automóviles eléctricos. Novedades acerca de la extracción de litio del mar

La revolución del automóvil eléctrico choca con las escasas reservas de litio existentes en la tierra. Notables progresos llegan de un centro universitario saudita, dirigido por un profesor chino, que anuncia la posibilidad de extraerlo del mar a un coste sostenible.

de Alberto Ferrucci

publicado en Città Nuova el 27/08/2021

En el número de julio de 2021, la revista Chemical Engineering señala un descubrimiento científico importante en el proceso de transición tecnológica hacia un mundo ambientalmente sostenible, relativo al aprovisionamiento de litio, elemento vital para las baterías que alimentan a los vehículos eléctricos. El descubrimiento adquiere una connotación especial porque el anuncio no viene de ninguna universidad americana o europea, sino de un equipo de la KaustUniversidad de ciencia y tecnología King  Abdullah de Thuwal, en el Mar Rojo (Arabia Saudí), dirigido por el profesor Zhiping Lai, formado en la universidad Tsinghua de Pekín. 

El interés por este descubrimiento tecnológico radica en el hecho de que la batería de un coche eléctrico contiene 10 kg de litio. Aunque existen yacimientos de este metal en Sudamérica, Asia Central y China, su aprovisionamiento puede constituir una limitación, tanto por la localización de los yacimientos como porque en todo caso se agotarían en 60 años.

Los investigadores de la Kaust han desarrollado un sistema económicamente válido para extraer litio de alta pureza del agua del mar. Los océanos contienen una cantidad de litio 5.000 veces mayor que la tierra firme, pero con una concentración extremadamente baja: 0,2 partes por millón. Otros metales con moléculas de mayor tamaño, como el sodio, el magnesio y el potasio, están presentes en el agua del mar con concentraciones mucho más altas.

El equipo de Kaust ha creado una membrana cerámica hecha de óxido de litio-lantanio-titanio (Llto), cuya estructura cristalina contiene agujeros lo bastante grandes como para permitir el paso de los iones de litio, impidiendo a su vez el paso de iones metálicos más grandes. La membrana está incluida en una celda electroquímica con tres compartimentos. El agua del mar entra en la cámara de alimentación central, donde todos los iones positivos metálicos presentes en el agua son orientados eléctricamente hacia la membrana Llto, que, gracias al tamaño de los agujeros, solo permite el paso a los de litio. Estos se concentran en un vano lateral que contiene una solución tapón y un cátodo de cobre revestido de platino y rutenio. Los iones negativos, a través de una membrana estándar de intercambio aniónico, llegan a un tercer compartimento que contiene una solución de cloruro de sodio y un ánodo de platino-rutenio.

Los investigadores han probado el sistema usando agua de mar del Mar Rojo. A una tensión de 3,25 voltios, la celda genera gas hidrógeno en el cátodo y gas cloro en el ánodo, guiando, a través de la membrana Llto, el paso del litio a la cámara lateral.

El agua enriquecida con litio pasa por 4 ciclos de producción, hasta alcanzar una concentración 45.000 veces superior a la inicial. Así se obtiene fosfato de litio sólido bastante puro como para satisfacer las necesidades de los fabricantes de baterías.

Los investigadores estiman que la celda necesita 5 dólares de electricidad para extraer 1 kg de litio del agua del mar. El valor del hidrógeno y el cloro producidos por la celda compensaría ampliamente este coste, mientras que el agua del mar restante podría incluso pasar a instalaciones de desalinización para proporcionar agua dulce.

«Continuaremos optimizando la estructura de la membrana y el diseño de la celda para mejorar la eficiencia del proceso», afirma el profesor Zhiping Lai, cuyo equipo espera colaborar también con la industria del vidrio para producir la membrana Llto a gran escala y a un coste accesible.

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