Il Cile passa all’estrazione diretta del litio

In un precedente articolo su Innovation News Network (INN), abbiamo discusso le questioni ambientali in Cile e Argentina e le ragioni convincenti per un'estrazione diretta del litio (DLE) efficace e sostenibile dal punto di vista ambientale. Il 18 aprile 2023, il governo cileno ha annunciato un'ampia ristrutturazione della sua industria del litio, in cui il governo stabilirà il controllo statale del settore. In sostanza, le aziende private devono adottare processi basati sul DLE per collaborare con il governo cileno.

Sebbene alcuni possano ritenere che questa azione sia guidata dal desiderio del governo di controllare l’industria, è chiaro che le preoccupazioni ambientali svolgono un ruolo molto importante in questa decisione. Nel precedente articolo della INN abbiamo evidenziato le problematiche ambientali legate ai processi di evaporazione solare attualmente praticati in Cile. Questi problemi includono l’esaurimento della salamoia all’interno del Salar Atacama, il massiccio esaurimento dell’acqua dolce attorno al salar e l’inquinamento causato da enormi cumuli di sale accatastati attorno al salar. Ciascuno di questi problemi è molto importante. Tuttavia, la perdita di acqua potabile ha avuto un grave impatto sugli indigeni che vivono intorno ad Atacama.

Per contrastare questi problemi, l’amministrazione Boric ha avviato un processo che sposterà la produzione di litio dall’evaporazione solare ai processi DLE. Per raggiungere gli obiettivi del governo cileno di preservare gli ecosistemi salar, preservare l’acqua dolce e continuare a essere un leader globale nella produzione di litio, è necessario mettere in atto un paradigma completamente nuovo che si concentri sull’impatto minimo sugli ecosistemi salini e acquatici.

Per raggiungere questi obiettivi è necessario raggiungere i seguenti risultati:

L'estrazione diretta del litio connota una metodologia in cui il litio viene rimosso selettivamente dalla salamoia. In effetti, diverse aziende stanno lavorando per sviluppare una varietà di tecnologie DLE.

Sfortunatamente, la maggior parte di questi processi hanno scarsi risultati in termini di consumo di acqua e smaltimento della salamoia.

DLE, come notato sopra, non è una tecnologia specifica. Si tratta di un gruppo di tecnologie e concetti progettati per estrarre un sale di litio dalla salamoia e prepararlo per la produzione del prodotto. Le tecnologie DLE più comunemente segnalate sono elencate di seguito.

Va notato che il processo di invenzione e sviluppo di nuove tecnologie di processo, come l’estrazione diretta del litio, è piuttosto impegnativo. La maggior parte dei tentativi fallirà. Nel caso dell’estrazione del litio dalla salamoia, il problema è piuttosto complicato a causa delle caratteristiche chimiche del litio, della composizione della salamoia e dei requisiti ambientali che l’industria deve adottare.

I requisiti ambientali del Cile saranno probabilmente troppo onerosi per la maggior parte dei processi DLE a causa dei problemi sopra menzionati. Tuttavia, questi obiettivi sono necessari affinché il Cile possa soddisfare le sue necessità umanitarie e ambientali.

Scambio ionico

Sono stati proposti molti processi DLE e alcuni sono stati sperimentati. Come detto sopra, uno è commerciale. I processi DLE più comuni si basano su meccanismi di scambio ionico. Questi processi sono intrinsecamente svantaggiati rispetto alla conservazione dell’acqua, alla qualità del prodotto e all’efficienza di estrazione a causa della natura delle salamoie naturali contenenti litio e degli specifici meccanismi di estrazione a scambio ionico.

Il DLE basato sullo scambio ionico utilizza materiali che sono composti polimerici organici o materiali inorganici. Gli scambiatori organici contengono tipicamente funzionalità caricate negativamente come carbossilati o solfonati distribuiti attraverso una matrice polimerica. Alcuni di questi scambiatori possono avere frazioni complessanti aggiuntive, come i polieteri.

Gli scambiatori ionici inorganici si basano su solidi di ossidi metallici cristallini che dimostrano capacità di scambio ionico. Alcuni di questi scambiatori contengono manganese, titanio, cobalto o altri metalli pesanti. Possono essere "indipendenti" o supportati da un altro materiale come un polimero o una struttura di supporto inorganica.

Indipendentemente dalla composizione dell’estrazione diretta del litio a scambio ionico, il meccanismo è lo stesso. Il substrato di scambio, polimerico o inorganico, avrà specifici siti negativi all'interno del composto. Ciascuno di questi siti deve contenere uno ione positivo, un catione, per bilanciare una carica strutturale negativa.