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 principal das baterias de carros elétricos — de salmouras de lagos altamente salinos a um dispêndio 40% mais ordinário do que o método dominante hoje. Com isso, o preço de mercado do minério poderia desabar até 75%.
Segundo o estudo publicado na revista Matter, a novidade estratégia para extrair o lítio, chamada “eletrodiálise de par redox (RCE na {sigla} em inglês)”, ofereceria maior confiabilidade e sustentabilidade no que se refere ao uso de chuva, produtos químicos e terreno do que os processo tradicionais, chamados de “lentos, caros e ambientalmente insustentáveis”.
A RCE é um tipo de eletrodiálise, técnica originalmente utilizada no tratamento e dessalinização da chuva 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 logo feito por meio de evaporação solar e precipitação química.
O que o pessoal Stanford trouxe de novo foi uma diferença 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 verdejante, 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 milénio 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 resultado 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 supino texto, apresentem algumas limitações à produção esperada.
Hoje, a maior segmento 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 manancial 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 obediência às características geológicas específicas de cada sítio de mineração. Já no caso da extração de lítio a partir de salmouras, o atual processo de evaporação proveniente depende de alguns fatores climáticos, uma vez que sol rico e baixa umidade.
As vantagens da novidade tecnologia RCE
Em um expedido de prensa, 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, uma vez que “a incapacidade de operar continuamente, altos custos energéticos ou eficiência relativamente baixa”. E conclui: “Nosso método parece não ter nenhuma dessas desvantagens”.
Para justificar isso, o estudo faz uma sucinta estudo 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 premência de lagoas de evaporação solar em grande graduação, difíceis de erigir e caras de se manter. A redução dos custos financeiros inclui a economia de eletricidade, chuva e agentes químicos, sem racontar a sustentabilidade.
Ao evitar o uso extensivo da terreno e o consumo de chuva dos métodos tradicionais, a abordagem RCE também diminui o impacto ambiental da produção de lítio.
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Outrossim, 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 chuva 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 porvir do lítio
A expectativa dos autores é que sua abordagem RCE custe entre US$ 3,5 milénio e US$ 4,4 milénio, o equivalente a R$ 20 milénio a R$ 25 milénio por tonelada de hidróxido de lítio de subida pureza, capaz de ser facilmente convertido no carbonato de lítio, o preposto na produção de baterias de íon-lítio de subida performance para veículos elétricos. Os custos atuais de produção para extrair lítio de salmoura é de US$ 9,1 milénio (R$ 51,4 milénio) por tonelada.
O preço atual do carbonato de lítio ronda a moradia dos US$ 15 milénio (R$ 85 milénio), isso depois de espancar os US$ 80 milénio 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 graduação em quatro vezes, a novidade tecnologia se mostrou produtiva, energeticamente eficiente e com subida 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 firme 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 responsável do item, Rong Xu, “À medida que nossa pesquisa continua, achamos que nosso método poderá em breve passar do laboratório para aplicações industriais em larga graduação”.
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