A procura por lítio está a aumentar 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 dispendioso. Os métodos de mineração atuais são mais adequados para depósitos de alta qualidade encontrados apenas num número limitado de áreas, ao mesmo tempo que consomem grandes quantidades de terra e água.
Agora, pesquisadores da Columbia Engineering desenvolveram uma nova tecnologia de extração de lítio que poderia acelerar a produção, reduzir a poluição e explorar reservas que são de difícil acesso com as tecnologias existentes.
Suas descobertas foram publicadas na revista jouledescreve um processo chamado extração seletiva com solvente comutável, ou S3E (pronuncia-se S3E). Este método utiliza um solvente sensível à temperatura para extrair lítio diretamente de salmouras subterrâneas, mesmo quando a concentração de lítio é baixa ou misturada com outros minerais difíceis de separar.
Novo método de extração de lítio mostra forte seletividade
A equipe de pesquisa disse que o S3E demonstrou uma seletividade impressionante durante os testes. Este sistema extrai lítio 10 vezes mais rápido que o sódio e 12 vezes mais rápido que o potássio. Ele também separa materiais indesejados por meio de uma etapa de precipitação química, removendo o magnésio (um dos contaminantes mais comuns nas salmouras de lítio).
Ao contrário de muitos sistemas atuais de extração direta de lítio, o S3E não depende de produtos químicos de ligação especializados 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. Quando aquecido, o sistema libera lítio purificado e água enquanto regenera o solvente para que possa ser reutilizado.
Por que a atual produção de lítio é um problema
Cerca de 40% do fornecimento mundial de lítio vem de água salgada subterrânea em áreas desérticas. A maioria dos produtores depende da evaporação solar, um processo que bombeia água salgada para enormes lagos exteriores e a expõe à luz solar durante meses ou mesmo anos, até que água suficiente evapore.
Este método depende fortemente de climas secos, terrenos planos e grandes extensões de terra, tornando-o viável apenas em áreas específicas, como o deserto do Atacama, no Chile, e partes de Nevada. Também exige o uso massivo de água em áreas que já são escassas.
“A evaporação solar por si só não atenderá à demanda futura”, disse Ngai Yin Yip, professor associado de engenharia terrestre e ambiental na Universidade de Columbia. “E existem algumas salmouras promissoras ricas em lítio, como as do Mar Salton, na Califórnia, mas esta abordagem simplesmente não está disponível.”
As baterias de lítio Salton Sea poderiam alimentar milhões de baterias de veículos elétricos
Para testar o sistema, os pesquisadores usaram salmoura sintética projetada para simular as condições do Mar Salton, na Califórnia, uma área geotérmica que se acredita conter lítio suficiente para abastecer mais de 375 milhões de baterias de carros elétricos.
Após quatro ciclos de extração usando o mesmo lote de solvente, a equipe recuperou quase 40% do lítio. Os resultados sugerem que a tecnologia poderia eventualmente apoiar operações sustentadas em grande escala.
“Esta é uma nova maneira de extrair lítio diretamente”, disse Ye. “É rápido, seletivo e facilmente escalonável. Pode ser alimentado por calor de baixa qualidade proveniente de fontes de resíduos ou coletores solares.”
Os pesquisadores enfatizam que o projeto ainda está em fase de prova de conceito e ainda não foi totalmente otimizado para eficiência ou recuperação máxima de lítio. Mesmo assim, eles acreditam que o S3E pode tornar-se 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.
A produção limpa de lítio promove a transição para energia limpa
À medida que a procura global por baterias continua a crescer, 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 Ye. “Mas raramente falamos sobre o quão sujas são algumas cadeias de abastecimento. Se quisermos uma transição verdadeiramente sustentável, precisamos de formas mais limpas de obter os materiais dos quais depende. Este é um passo nessa direção.”
