Cualquiera que utilice un teléfono móvil, un ordenador portátil o un vehículo eléctrico necesita litio. El elemento tiene una enorme demanda. Y aunque el suministro de litio en el mundo es abundante, acceder a él y extraerlo sigue siendo un proceso difícil e ineficiente.
Un equipo interdisciplinar de ingenieros y científicos está desarrollando una forma de extraer el litio del agua contaminada. El nuevo estudio, publicado esta semana en Proceedings of the National Academies of Sciences, podría simplificar el proceso de extracción de litio de las salmueras acuosas, crear un suministro mucho mayor y reducir los costes del elemento para las baterías que alimentan los vehículos eléctricos, la electrónica y una amplia gama de otros dispositivos.
El equipo de investigación de la Universidad de Texas en Austin y de la Universidad de California en Santa Bárbara diseñó unas membranas para separar con precisión el litio de otros iones, como el sodio, lo que mejora notablemente la eficacia de la obtención del codiciado elemento.
“Los hallazgos del estudio tienen implicaciones significativas para abordar las principales limitaciones de recursos para el litio, con el potencial de extraerlo también del agua generada en la producción de petróleo y gas con destino a las baterías”, dijo Benny Freeman, profesor del Departamento de Ingeniería Química McKetta de la UT Austin y coautor del trabajo.
Además de las salmueras, las aguas residuales generadas en la producción de petróleo y gas también contienen litio, pero siguen sin aprovecharse. Según los investigadores, una sola semana de agua procedente de la fracturación hidráulica en el Eagle Ford Shale de Texas podría producir suficiente litio para 300 baterías de vehículos eléctricos o 1,7 millones de teléfonos inteligentes. Este ejemplo muestra la escala de oportunidades de esta nueva técnica para aumentar enormemente el suministro de litio y reducir los costes de los dispositivos que dependen de él.
En el centro del descubrimiento se encuentra una novedosa membrana polimérica que los investigadores crearon utilizando éteres corona, que constituyen una serie de ligandos con una funcionalidad química específica para unir determinados iones. Los éteres corona no se habían aplicado ni estudiado anteriormente como parte integrante de las membranas de tratamiento del agua, pero pueden dirigirse a moléculas específicas del agua, un ingrediente clave para la extracción de litio.
En la mayoría de los polímeros, el sodio atraviesa las membranas más rápidamente que el litio. Sin embargo, en estos nuevos materiales, el litio viaja más rápido que el sodio, que es un contaminante habitual en las salmueras que contienen litio. Mediante un modelo informático, el equipo descubrió por qué ocurría esto. Los iones de sodio se unen a los éteres de corona, lo que los ralentiza, mientras que los iones de litio permanecen sin unirse, lo que les permite desplazarse más rápidamente a través del polímero.
Los hallazgos representan una nueva frontera en la ciencia de las membranas que requirió una colaboración superior a la de las universidades en áreas como la síntesis de polímeros, la caracterización de membranas y la simulación de modelos. La investigación se ha llevado a cabo en el marco del Center for Materials for Water and Energy Systems y el Energy Frontier Research Center de la Universidad de Austin, financiado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos. (www.worldenergytrade.com)
