Arturo Peñas Jiménez

Ingeniero de Minas. Energía

Seglar Claretiano

Propiedades del litio

El litio (Li) es un elemento químico que pertenece al grupo de los metales alcalinos. Con una densidad de 0,53 g/cm³ es el metal más ligero en estado sólido a temperatura ambiente. Presenta el potencial electroquímico más alto de todos los metales y una conductividad eléctrica y térmica excelentes. Debido a su alta reactividad, no aparece como metal nativo, presentándose como cloruro en el agua del mar y en las salmueras, y también en forma de compuestos minerales inertes, como los silicatos o los fosfatos.

Las propiedades físico-químicas del Li hacen que sea difícilmente sustituible por otros elementos, y esencial para el desarrollo de numerosas aplicaciones industriales. Los concentrados de litio se emplean en la industria del vidrio y la cerámica y en la fundición continua del acero. El litio metálico se utiliza en la metalurgia y en la fabricación de aleaciones con aluminio. El carbonato de litio se emplea en el tratamiento farmacológico del desorden bipolar, la depresión y otras patologías. El hidróxido de litio es un componente esencial en la fabricación de lubricantes y también se utiliza para depurar el aire, eliminando el CO₂ del ambiente. Tanto el carbonato como el hidróxido de litio se emplean cada vez con mayor intensidad en la fabricación de baterías recargables de los vehículos eléctricos y de los equipos electrónicos portátiles.

Debido al auge de estas tecnologías, el litio desempeña un gran papel en el cambio del planeta hacia un futuro de bajas o nulas emisiones de gases de efecto invernadero.

Mercado del litio

A medida que aumente la cantidad de vehículos híbridos y eléctricos, se impulsará el crecimiento del mercado del litio. Las predicciones de crecimiento de la demanda son espectaculares con tasas del 20% anual.

Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), hay alrededor de 80 millones de toneladas de reservas identificadas en todo el mundo hasta el año 2019. Eso es casi un 30% más que el año anterior. No obstante, muchos de los países con las mayores reservas conocidas aún no han comercializado este recurso.

Dos tercios del litio mundial se encuentra en el Triángulo del litio sudamericano (Argentina, Chile y Bolivia), así como en Australia. Se está trabajando para encontrar nuevas reservas o mejorar la tecnología con el fin de poner en producción algunos depósitos difíciles de tratar, como los de Nevada (EEUU). En el desierto de Atacama con grandes extensiones de terreno, hay reservas para 50 años tratando las salmueras chilenas.

La mayor parte del litio se obtiene de minas a cielo abierto o de agua salada que contiene litio bajo las salinas. En este último caso, el agua salada se bombea a grandes cuencas donde se evapora bajo el sol. Los efectos medioambientales de estos procesos pueden ser importantes. Tanto la minería a cielo abierto como el método de las salinas pueden provocar una posible contaminación y un elevado consumo de agua, sobre todo en zonas que ya sufren sequía y desertización. Por otro lado, ocupan una gran cantidad de espacio.

Preocupan a los inversores los marcos regulatorios que proyectan los países del Triángulo con posibles cambios en su legislación. En Bolivia se promulgó una nueva ley minera en 2014 que se modificó en 2018, en Argentina algunos representantes han pedido la intervención en el sector para crear una empresa minera nacional y las nuevas autoridades de Chile podrían imponer nuevos aranceles y demandar a la minería mayores exigencias medioambientales.

Australia es el mayor productor y exportador de concentrados de litio, extraídos de los silicatos de las “rocas duras”.

En la Unión Europea, la dependencia de las importaciones de concentrados del metal es cercana al 87 %, ya que sólo Portugal cuenta con producción estable de litio. Además, la UE es totalmente dependiente de las importaciones de los compuestos procesados porque ninguno de sus países lleva a cabo procesos de refinado. La UE recicla baterías de ion-litio, aunque no se considera económicamente viable a día de hoy. 

El riesgo de la falta de suministro por la absoluta dependencia de muy pocos países que controlan la producción, ha llevado a la UE a la necesidad de conocer sus yacimientos, para definir estrategias. Estos estudios han establecido unos recursos declarados en la UE de 9 millones de toneladas de óxido de litio. Esta cantidad se ha calculado teniendo en cuenta 27 depósitos potenciales en países UE como Portugal, España, República Checa, Francia, Alemania, Austria y Finlandia; a éstos se suman Ucrania y Serbia de fuera de la UE.

Todas las empresas del sector están ampliando su capacidad en relación con el litio. China, además de ser uno de los grandes productores de Li, es el principal importador de este metal, tanto de concentrados como de procesados, domina la producción del refinado y la mayor parte de la fabricación de las baterías de ion-litio a nivel mundial. Las empresas chinas han realizado compras millonarias en los últimos años para abastecerse de suficientes proyectos para su industria nacional, de tal modo que han acaparado la mayor parte del metal disponible, disparando los precios de sus distintos productos como el hidróxido o el carbonato de litio.

Posibles alternativas al Litio

El mayor inconveniente de las baterías de litio es que los materiales de los que se componen (cobalto y litio) son escasos y caros. A medida que aumenta la demanda de vehículos eléctricos y de las instalaciones estacionarias de almacenamiento de electricidad, estos materiales serán más difíciles de obtener y elevarán su precio.

Un equipo de investigación de la Universidad de Washington State (WSU), ha creado una batería de iones de sodio que, en la práctica, es capaz de igualar el funcionamiento de las de litio. Los resultados son los más prometedores hasta la fecha para una batería que emplea esta tecnología. En el laboratorio, esta batería ha logrado resolver los dos inconvenientes de los que adolece esta tecnología: la capacidad energética y la recarga. Ha sido capaz almacenar tanta energía como las de iones de litio y mantener más del 80% de su capacidad después de 1.000 ciclos de carga y descarga.

Las baterías de iones de sodio podrían ser pronto una alternativa económica y viable a las baterías de iones de litio. El sodio es un material que se obtiene de los océanos o de la corteza terrestre y por lo tanto es barato, abundante y sostenible, lo que lo convierte en un gran candidato para el almacenamiento de energía a gran escala.

Desafortunadamente, no tienen tanta energía como las baterías de litio y también dan problemas de degradación a la hora de cargarse y descargarse. El inconveniente clave para algunos de los materiales catódicos más prometedores es que una capa de cristales de sodio inactivos se acumula en la superficie del cátodo, deteniendo el flujo de iones de sodio y, en consecuencia, destruyendo la batería.

Como parte del trabajo de investigación, se creó un cátodo de óxido de metal en capas y un electrolito líquido que incluía iones de sodio adicionales, creando un medio salino que mejora la interacción con el cátodo. El diseño admite el movimiento continuo de los iones de sodio, evitando la acumulación inactiva de cristales en la superficie y permitiendo la generación continua de electricidad. Se sigue investigando para comprender mejor la interacción entre el nuevo electrolito y el cátodo, para que puedan utilizar diferentes materiales y mejorar el diseño de la batería. También se pretende lograr una batería que prescinda totalmente del cobalto, un material que también es poco abundante y caro de obtener.

Anexo: El Litio en España

En España existen yacimientos de Li, localizados en Galicia, Extremadura y Castilla-León. Desde 2011 no hay ninguna explotación activa para la extracción de litio. La última producción fue de la Mina Feli (La Fregeneda-Salamanca). Se trataba de un yacimiento de feldespato y lepidolita. 

A pesar de no existir minas activas para la extracción de Li, se están llevando a cabo proyectos de exploración para este metal, con estimaciones de recursos y reservas. Alguno de estos proyectos presenta como novedad la producción de hidróxido de Li refinado del que actualmente la dependencia exterior es total.

Si se utilizaran estos recursos mineros, con las fábricas de coches eléctricos y de baterías que ya están en marcha, se podría llegar a establecer toda la cadena de valor de la movilidad eléctrica en España. La Comisión Europea ha destacado la relevancia estratégica que estos proyectos de minas de litio podrían tener para el desarrollo de la industria automovilística.

Sin embargo, parte de la sociedad, motivada por su sensibilidad hacia el medio ambiente, rechaza la ejecución de los proyectos mineros, impidiendo que esta actividad llegue a desarrollarse en un entorno próximo. Es necesario apuntar que los países de la UE, cuentan con legislaciones muy restrictivas en materia de explotación de minerales y no es posible poner en marcha una mina si ésta no garantiza el orden económico, social, cultural y ambiental del territorio.

S. José Valdeflórez. Cáceres. España

Aunque el reciclaje y la reutilización deben tener en el futuro un papel fundamental, para satisfacer la demanda actual, es necesario el aporte de la minería. La sociedad debe tomar la decisión sobre si explotar los recursos de manera responsable y disminuir la gran dependencia de las importaciones que tiene el sector, o dejar los yacimientos sin utilizar y seguir comprando las materias primas, necesarias para la transición ecológica, a otros países productores y al precio que marquen los mercados internacionales.

Arturo Peñas Jiménez

Ingeniero de Minas. Energía

Seglar Claretiano