Nova técnica promete extração de lítio mais sustentável e barata
Pesquisadores da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, divulgaram recentemente uma tecnologia inédita, que promete extrair o lítio — componente essencial das baterias de carros elétricos — de salmouras de lagos altamente salinos a um custo 40% mais baixo do que o método dominante hoje. Com isso, o preço de mercado do minério poderia cair até 75%.
A RCE é um tipo de eletrodiálise, técnica originalmente utilizada no tratamento e dessalinização da água do mar. Somente no início dos anos 2000 é que esse processo eletroquímico de remover íons dissolvidos de uma solução passou a ser empregado na extração do lítio de salmouras, até então feito por meio de evaporação solar e precipitação química.
O que o pessoal Stanford trouxe de novo foi uma alteração no funcionamento dos eletrodos da célula química que aplica a eletricidade na salmoura. Em vez de duas reações eletroquímicas de meia célula, eles usaram só uma nos dois eletrodos. Ou seja, o hidrogênio produzido em um lado é consumido no outro, criando um ciclo contínuo e autossustentável.
Os desafios do lítio
Componente crítico na transição para uma economia verde, o lítio se tornou em pouco tempo um dos elementos mais prospectados no planeta. Um relatório da empresa de consultoria McKinsey & Co de 2022 prevê um aumento da demanda pelo metal alcalino, de 500 mil toneladas métricas de carbonato de lítio equivalente em 2021, para entre três a quatro milhões de toneladas métricas em 2030.
Embora a expectativa seja de que a indústria do lítio dê conta de fornecer uma quantidade de produto suficiente para abastecer a crescente indústria de baterias de íons de lítio, existe uma preocupação de que as principais fontes de suprimento do metal, salmouras de lagos salgados e minérios de alto teor, apresentem algumas limitações à produção esperada.
Hoje, a maior parte do lítio produzido no mundo ainda vem de rochas, principalmente de depósitos de espodumênio, um mineral silicato que contém lítio, e é encontrado principalmente na Austrália. A outra fonte significativa do metal alcalino são as salmouras em lagos secos, encontradas na região do Triângulo do Lítio na América do Sul (Chile, Argentina e Bolívia).
No entanto, seja qual for o método de prospecção, sua adaptabilidade é limitada. No primeiro caso, pela dependência às características geológicas específicas de cada local de mineração. Já no caso da extração de lítio a partir de salmouras, o atual processo de evaporação natural depende de alguns fatores climáticos, como sol abundante e baixa umidade.
As vantagens da nova tecnologia RCE
Em um comunicado de imprensa, o coautor do estudo, Ge Zhang, reconhece que técnicas de extração direta de lítio das salmouras já se encontram em desenvolvimento há vários anos, mas todas lutam contra algumas desvantagens, como “a incapacidade de operar continuamente, altos custos energéticos ou eficiência relativamente baixa”. E conclui: “Nosso método parece não ter nenhuma dessas desvantagens”.
Para comprovar isso, o estudo faz uma sucinta análise técnico-econômica que compara os custos atuais para se extrair lítio com os da tecnologia RCE. A princípio, uma grande economia vem da eliminação da necessidade de lagoas de evaporação solar em grande escala, difíceis de construir e caras de se manter. A redução dos custos financeiros inclui a economia de eletricidade, água e agentes químicos, sem contar a sustentabilidade.
Ao evitar o uso extensivo da terra e o consumo de água dos métodos tradicionais, a abordagem RCE também diminui o impacto ambiental da produção de lítio.
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Além disso, o novo método também se mostrou mais “eclético”, funcionando com diversos tipos de águas salinas, aí incluídas aquelas resultantes da produção de petróleo. Até mesmo a extração de lítio da água do mar, hoje inviável pelas abordagens tradicionais por ter baixas concentrações do elemento, poderiam ser usadas, embora isso não tenha sido demonstrado no estudo atual.
A escalabilidade do RCE e o futuro do lítio
A expectativa dos autores é que sua abordagem RCE custe entre US$ 3,5 mil e US$ 4,4 mil, o equivalente a R$ 20 mil a R$ 25 mil por tonelada de hidróxido de lítio de alta pureza, capaz de ser facilmente convertido no carbonato de lítio, o preferido na produção de baterias de íon-lítio de alta performance para veículos elétricos. Os custos atuais de produção para extrair lítio de salmoura é de US$ 9,1 mil (R$ 51,4 mil) por tonelada.
O preço atual do carbonato de lítio ronda a casa dos US$ 15 mil (R$ 85 mil), isso depois de bater os US$ 80 mil no final de 2022. Para atender a esse mercado altamente instável, a escalabilidade da abordagem RCE se mostrou promissora nos experimentos. Mesmo com a elevação da escala em quatro vezes, a nova tecnologia se mostrou produtiva, energeticamente eficiente e com alta seletividade de lítio.
Na verdade, a tecnologia testou duas versões: uma com extração mais rápida de lítio e maior consumo de eletricidade, e outra mais lenta com um consumo menor. No entanto, a extração mais lenta entregou, além dos custos mais baixos, uma membrana mais estável para extrair o lítio ininterruptamente e por um tempo mais longo do que a extração mais rápida.
Eles continuam realizando mais testes, inclusive com outros materiais promissores para a membrana. Para o primeiro autor do artigo, Rong Xu, “À medida que nossa pesquisa continua, achamos que nosso método poderá em breve passar do laboratório para aplicações industriais em larga escala”.
Este conteúdo foi originalmente publicado em Nova técnica promete extração de lítio mais sustentável e barata no site CNN Brasil.
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