Título: Extracción de litio a partir de salmueras de baja calidad.
Revista: Naturaleza
DOI: 10,1038/s41586-024-08117-1
Como material importante en la industria de las baterías, el litio desempeña un papel clave en el respaldo de los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía renovable debido a su densidad de energía y estabilidad superiores.
Sin embargo, los métodos tradicionales de extracción de litio se basan en minerales de roca dura y recursos de salmuera de alta calidad, lo que no sólo consume mucha energía y genera grandes emisiones de carbono, sino que también provoca el agotamiento de las aguas subterráneas y daños ecológicos.
Con la creciente demanda de litio y la creciente escasez de reservas, el desarrollo de tecnología eficiente para extraer litio de salmueras de baja calidad se ha convertido en la clave para resolver este problema.
Breve introducción
Esta revisión resume sistemáticamente las últimas tecnologías para extraer litio de salmueras de baja ley, incluida la precipitación, la extracción con solventes, la adsorción, la separación por membranas y la separación electroquímica, y propone direcciones de desarrollo futuras.
Estas tecnologías abordan los desafíos de la baja concentración de litio y la alta proporción de magnesio a litio, mejoran la eficiencia de recuperación de litio optimizando el proceso de separación y reducen el impacto ambiental, proporcionando un camino innovador para el desarrollo sostenible de los recursos de litio.
Breve introducción
Amplitud de recursos
Los recursos de salmuera de baja calidad están ampliamente distribuidos y abarcan agua sedimentaria, fluidos geotérmicos, agua producida en yacimientos petrolíferos y agua de mar, lo que ofrece potencial para la diversificación del suministro de litio.
Tecnologías de extracción diversificadas
Desde métodos tradicionales de precipitación hasta separación electroquímica avanzada, varias tecnologías han demostrado potencial para su aplicación en altas proporciones de magnesio a litio y soluciones de litio de baja concentración.
Respetuoso con el medio ambiente
El desarrollo de la tecnología ha hecho posible reducir el desperdicio de recursos hídricos y la contaminación por salinización durante la extracción de litio, brindando la posibilidad de realizar una extracción de litio verde.
Perspectivas de futuro
Se propone optimizar el proceso de extracción de litio mediante la cooperación entre dominios y la integración de tecnología, proporcionando orientación práctica para el desarrollo de recursos de salmuera de baja ley.
Análisis de gráficos
Figura 1: Resumen de los resultados de distribución y extracción de los principales recursos de litio del mundo
La figura muestra la distribución de la concentración de litio y la proporción de magnesio a litio en diferentes cuerpos de agua, así como datos experimentales de varias tecnologías de extracción de litio. Los resultados muestran que los recursos de salmuera de baja calidad son abundantes, pero se necesita tecnología de optimización específica.
Figura 2: Análisis del mecanismo de la tecnología de adsorción y extracción por solventes.
(a) Principio del sistema de extracción sinérgica binaria TBP-FeCl₃. ( b ) Estructura en capas y mecanismo de extracción de litio del adsorbente Li / Al-LDH. (c) Métodos para mejorar la estabilidad de los adsorbentes durante el reciclaje, incluido el recubrimiento de superficies y el dopaje con átomos heterogéneos.
Figura 3: Diagrama esquemático de la tecnología de separación basada en membranas
(a) El efecto de exclusión de Donnan en la membrana de nanofiltración bloquea los iones de magnesio. (b) Principio de separación de membrana de electrolito sólido de litio bajo accionamiento eléctrico. (c) Resultados experimentales de mejora de la concentración de litio en condiciones de agua de mar, que muestran la alta eficiencia de la tecnología.
Figura 4: Sistema de extracción electroquímica de litio.
(a) Diagrama esquemático de sistemas monocamerales y bicamerales. (b) Comparación del potencial de trabajo y del potencial de evolución de hidrógeno/oxígeno de diferentes materiales de electrodos. (c) Estructura cristalina y capacidad de extracción de litio de los materiales de electrodos LiFePO₄ y LiMn₂O₄
Figura 5: Resumen de los principios básicos de la extracción de litio.
Esta figura resume las fuerzas impulsoras de la extracción de litio en forma de diagrama energético, incluidas las diferencias en la energía de deshidratación, difusión y energía reticular, y señala que la selectividad y eficiencia de la extracción de litio se pueden mejorar aún más optimizando estos factores en el futuro. .
Perspectivas
La revisión muestra que la extracción de litio de salmuera de baja ley no sólo puede aliviar la escasez de recursos de litio, sino que también brinda la posibilidad de un modelo de producción de litio ecológico y con bajas emisiones de carbono. En el futuro, es necesario continuar con una investigación profunda sobre el diseño de materiales de separación, la utilización de energía y la optimización de procesos para lograr la comercialización y una aplicación más amplia de la tecnología.