El litio (símbolo químico Li) es un metal ligero, suave de apariencia plateada-blanca que es altamente reactivo y se encuentra en forma natural en minerales y en pequeñas cantidades en el agua y en ciertos organismos.
Debido a esa reactividad, el litio raramente se encuentra en su forma elemental en la naturaleza. En su lugar, se encuentra más comúnmente en minerales y compuestos químicos en combinación con otros elementos.
El litio es conocido por su amplio uso en baterías recargables debido a sus propiedades electroquímicas. Las baterías de iones de litio son comunes en dispositivos electrónicos como teléfonos móviles, computadoras portátiles, cámaras y vehículos eléctricos.
El carbonato de litio (Li2CO3) y el hidróxido de litio (LiOH) cumplen un papel muy importante para esta producción de baterías. Ambos pueden sustituirse entre sí, aunque el hidróxido de litio se descompone a una menor temperatura, permitiendo que la batería tenga más autonomía y vida útil respecto a las baterías de carbonato de litio. No obstante, el carbonato de litio tiene un menor costo de producción, lo que lo hace más atractivo al menos en el corto plazo (Bisley, 2021).
La preponderancia de su uso actual en baterías se debe a su alta densidad de energía y la capacidad de mantener una carga durante un período prolongado. Además, el litio también se utiliza en baterías en aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala, como en sistemas de energía solar y eólica para compensar la intermitencia en la generación de esas energías primarias.
Otra aplicación importante del litio es en la industria metalúrgica, donde se utiliza en la producción de aleaciones y cerámicas especiales. También se utiliza en la fabricación de vidrios y productos cerámicos, y en la industria farmacéutica se ha empleado para el tratamiento de trastornos bipolares.
El litio es un recurso natural valioso y su demanda ha aumentado considerablemente debido a la creciente necesidad de baterías recargables en la electrónica y la movilidad eléctrica
El mercado del litio.
El uso mundial de litio creció desde menos de 25 toneladas a principios del siglo pasado hasta 1.000 toneladas en 1950, para llegar a 13.000 toneladas a comienzos de los 2000. Una década más tarde, el consumo global de litio se ubicaba en más de 28.000 toneladas para principios del 2010 (Maxwell, 2015).
En el informe “El mercado de litio. Desarrollo reciente y proyecciones al 2030”, la Comisión Chilena del Cobre (Cochilco) ya estimó que la demanda de carbonato de litio equivalente en 2021 ascendió a las 465.000 toneladas. De cara a 2030, con el cese de la producción de vehículos de gasolina y diésel que se avecina en varios mercados clave, se prevé que esta alcance los 2,1 millones de toneladas.
“El crecimiento esperado de la demanda de litio depende fundamentalmente del crecimiento de la electromovilidad”, detalla el documento.
Producción actual y reservas
Según el Servicio Geológico de Estados Unidos, las minas de litio produjeron un total mundial estimado de 100.000 toneladas en 2021
Cuatro operaciones de minerales en Australia, dos operaciones de salmuera en Argentina y Chile, y dos de salmuera y una de minera operando en China representan la mayor parte de la producción mundial de litio en 2021
Además, operaciones más pequeñas en Brasil, China, Portugal, Estados Unidos y Zimbabwe también contribuyeron a la producción mundial de litio.
La seguridad del suministro de litio se ha convertido en una máxima prioridad para las empresas de tecnología en Asia, Europa y Estados Unidos.
Se continúan realizando alianzas estratégicas y empresas conjuntas entre empresas de tecnología y empresas de exploración para garantizar un suministro confiable diversificado de litio para proveedores de baterías y fabricantes de vehículos.
Las principales fuentes de litio a base de salmuera se encuentran en Argentina, Bolivia, Chile, China y el resto del mundo. Las fuentes de litio de origen mineral se encuentran en diversas etapas de desarrollo en Australia, Austria, Brasil, Alemania, Canadá, China, Congo (Kinshasa), Chequia, España, Finlandia, Malí, Namibia, Perú, Portugal, Serbia, Estados Unidos y Zimbabwe.
Pero es ecientemente una empresa canadiense ha tenido un desarrollo tecnológico importante en la extracción de litio del agua de formación o salmuera que se encuentran en los yacimientos petroleros.
El litio negro
Lo tildé de litio negro por la cultura venezolana de llamar al petróleo oro negro. En el mundo se conoce al litio como el oro blanco
El agua producida es un subproducto que sale a la superficie durante la exploración y producción de petróleo y gas. A veces se denomina agua de formación, salmuera petrolera o agua salada. Suele ser salobre y procede de formaciones subterráneas, bien de zonas adyacentes al petróleo y al gas, o bien de la misma zona que los hidrocarburos. Esa agua contiene sales y minerales, como el silicio, magnesio, potasio y litio
Este litio de salmuera petrolera, o litio negro, o petrolitio representa una gran oportunidad para un país petrolero como Venezuela
Se ha prestado cada vez más atención a la recuperación de Li a partir del agua producida en los yacimientos petrolíferos tanto en Estados Unidos como a nivel mundial. Se han probado varias tecnologías que permiten la recuperación de Li de los yacimientos petrolíferos para proporcionar a los grandes mercados Li de fuentes más diversas.
Las salmueras de yacimientos petrolíferos en todo el mundo contienen diferentes concentraciones de Li, dependiendo de la formación geológica. Sin embargo, las aguas residuales de la producción de petróleo y gas pueden contener desde varias decenas hasta varios cientos de toneladas de Li. La cantidad total de Li potencialmente disponible para la recuperación de estas aguas residuales de producción de petróleo y gas puede ser comparable a la de algunos pequeños depósitos de Li con varios miles de toneladas de Li, como en los depósitos de pegmatita de Outovesi en Finlandia (Chagnes, A .; Swiatowska, 2015 )
Durante las últimas décadas, se ha utilizado una combinación de evaporación solar y carbonatación para producir compuestos de Li puro. Sin embargo, los estanques solares sólo pueden aplicarse a salmueras que tengan una concentración relativamente alta de Li, aproximadamente más de 500 mg/L. La evaporación también tarda aproximadamente 1 año para concentrar el Li lo suficiente como para asegurar una precipitación eficaz del carbonato de Li tras la adición de carbonato de sodio. Recientemente, se han considerado otros procesos más rápidos para recuperar concentraciones más bajas de Li, comenzando en alrededor de 100 mg/L, una concentración común en las salmueras de los yacimientos petrolíferos, como se resume en la siguiente tabla.
En Estados Unidos empresas emergentes como Anson Resources (ASX: ASN) y Mandrake Resources (ASX: MAN) han estado obteniendo nuevas licencias de exploración en áreas con un importante historial de producción de petróleo y gas con miras a producir litio negro
En Canadá la empresa Indigo Exploration Inc. (TSXV: IXI) es otro explorador emergente de salmuera de petrolera para la obtención de Li
Pero es la empresa canadiense E3 Lithium (TSXV: ETL) la que ha tomado la delantera, cuando anunció la semana pasada (23.08.2023) que que ha producido con éxito carbonato de litio a partir de salmueras petroleras ubicadas en el área del proyecto Clearwater de E3 Lithium, producido durante las pruebas de Extracción Directa de Litio (DLE en inglés) completadas en preparación para la planta piloto.
La Extracción Directa de Litio (DLE) es una tecnología patentada por E3 Lithium que utiliza un adsorbente diseñado para ser altamente selectivo hacia los iones de litio. Reduce rápida y eficientemente grandes volúmenes de salmuera de baja calidad en un concentrado de litio de alta calidad en un solo paso, eliminando simultáneamente casi todas las impurezas. Esto produce un producto muy limpio para el desarrollo de compuestos de litio de alta pureza utilizados en baterías de iones de litio.
Las ventajas de esta tecnología son varias:
– El proceso es rápido: recupera el litio en minutos, no en meses.
– El proceso tiene una huella de perturbación del suelo mucho menor: en el proceso de E3, el agua salina de la formación desgastada se reinyecta nuevamente en la formación. No requiere de estanques de evaporación, vertederos de desechos mineros, minas a cielo abierto ni estanques de relaves.
– El proceso no tiene interacción con acuíferos de agua dulce
En líneas generales la planta piloto de E3 tiene esta conformación
1- Obtención de salmuera petrolera con alta concentración de Li (>75mg/L)
2- Extracción directa de Li
3- Refinación del concentrado para la obtención de carbonato de litio
La oportunidad para Venezuela
El país tiene muchos yacimientos petroleros y por la tanto cantidades enormes de salmueras petroleras o aguas de formación que contendrían a su vez enormes cantidades de litio.
Existen en la actualidad unos 14 mil pozos petroleros en producción y unos 20 mil pozos inactivos
Muchas de las aguas de formación están caracterizadas, por lo que habría que jerarquizarlas en función de las concentraciones de litio, a objeto de definir proyectos rentables.
Para que tengan una idea del potencial, el corte de agua, es decir la relación promedio de producción de agua de formación por barril de petróleo producido tiene promedio mundial que ronda los 4 barriles de agua por barril producido.
Con una producción diaria de 750 mil barriles diarios de crudos, el país estaría obteniendo 477 millones de litros de salmuera petrolera todos los día, según el promedio mundial. Si suponemos una concentración promedio de 100 mg/L de concentración de litio en las salmueras, hablamos de un potencial teórico de 47 mil kilogramos día
El precio actual del carbonato de litio al 99,5% cif China cerró el 25 de agosto en 28.500 dólares por kilogramo (Argus)
También las aguas termales son una fuente importante de litio. Y acá tenemos varias fuentes
Ahí hay oportunidades. ¡Enormes!
David Morán Bohórquez es ingeniero industrial. Miembro de la Comisión de Energía de la Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat de Venezuela