Científicos extraen litio del agua de mar con un método económico
Desarrollaron una celda electroquímica para obtener enormes cantidades de litio de alta pureza, listo para ser aplicado en la industria tecnológica.
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Un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST), en Arabia Saudita, ha desarrollado un método económicamente viable para extraer litio de alta pureza del agua de mar.
El litio es un elemento primordial en las baterías que alimentan los vehículos eléctricos, pero se estima que la creciente demanda de este metal alcalino agote las reservas terrestres para 2080.
La KAUST indica en un comunicado que los océanos contienen alrededor de 5.000 veces más litio que los continentes, pero en concentraciones extremadamente bajas, alrededor de 0,2 partes por millón (ppm). Por ello, la extracción de este recurso del mar plantea un gran desafío.
Sin embargo, los científicos de KAUST hallaron una solución. Diseñaron una celda electroquímica que contiene una membrana cerámica hecha de óxido de litio, lantano y titanio (LLTO). Su estructura de cristal contiene orificios lo suficientemente grandes para permitir que los iones de litio pasen mientras bloquean los iones metálicos más grandes.
“Las membranas LLTO nunca se han utilizado para extraer y concentrar iones de litio antes”, explica Zhen Li, quien desarrolló la celda y es coautor del estudio publicado en Energy & Environmental Science.
La celda electroquímica separa los iones de litio del agua de mar y, al mismo tiempo, produce valiosos gases de hidrógeno y cloro. Imagen: Li et al.
Los investigadores probaron el sistema utilizando agua del mar Rojo. A un voltaje de 3,25 V, la celda genera gas hidrógeno y gas cloro. Esto impulsa el transporte de litio a través de la membrana LLTO, donde se acumula en la cámara lateral. Esta agua enriquecida con litio se convierte en la materia prima para cuatro ciclos más de procesamiento, y al final alcanza una concentración de más de 9.000 ppm.
El ajuste del pH de esta solución proporciona fosfato de litio sólido con una pureza de 99.94%, suficiente para cumplir con los requisitos de los fabricantes de baterías.
Los autores del estudio estiman que la celda necesitaría solo 5 dólares de electricidad para extraer 1 kilogramo de litio del agua de mar. Asimismo, calculan que el valor del hidrógeno y el cloro producido por la celda compensaría con creces este costo, y el agua de mar residual también podría usarse en plantas 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”, añadió el líder del grupo Zhiping Lai.
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