El desarrollo de la industria nacional del litio es muy relevante: el litio y sus derivados son necesarios para la producción de baterías, componente central de los vehículos eléctricos, dispositivos móviles y sistemas de respaldo eléctrico; también para el desarrollo de aleaciones en las industrias aeronáuticas y aeroespacial, la producción de medicamentos para el tratamiento de enfermedades mentales y para la fusión nuclear, la cual produce hasta siete veces más energía que la obtenida mediante la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, actualmente existen varios desafíos tecnológicos para asegurar su desarrollo sostenible en armonía con las comunidades, como también su sofisticación para alcanzar un mayor valor agregado.
El desarrollo sostenible se basa en el concepto de sostenibilidad, que estudia las interacciones entre los sistemas naturales y sociales, así como el efecto de esas interacciones y el desafío que significan para el desarrollo. Además, esta tiene el propósito de cubrir las necesidades de las generaciones presentes y futuras, considerando el equilibrio entre los aspectos medioambientales, sociales y económicos, para la transición del modelo de economía lineal al de economía circular y socialmente justa.
Por otra parte, ante el aumento de la demanda de estos compuestos, principalmente asociado a la electromovilidad, y el incremento de la producción e ingreso de nuevos productores al mercado mundial del litio, existe una urgencia de mantener la relevancia del país como productor de compuestos de litio (carbonato de litio e hidróxido de litio). Chile ocupa el segundo lugar en esta industria a nivel mundial.
La demanda del litio, según una proyección de Cochilco en 2021, aumentará de 323 kt. LCE (kt. LCE: kilotoneladas Métricas en su Equivalente a Carbonato de Litio) en 2019 a 2.114 kt. LCE en 2030. Respecto a su precio, según datos de CENDA, en Chile el valor del carbonato de litio grado batería aumentó de 9.410 US$/tonelada a 39.283 US$/tonelada, entre los años 2019 y 2022, siendo las ventas de carbonato de litio en 2022 de 7,763 US$ mil millones, es decir, un incremento de 777% en comparación a 2021, y representando un ingreso para el fisco de US$ 5 mil millones, que equivale al 1,6% del PIB de ese año.
En el caso de los otros productores de litio, por ejemplo, Argentina proyecta que en los próximos años su capacidad total de producción sea mayor a 475 kt LCE en el caso de que se completen sus construcciones en marcha, las ampliaciones de las operaciones y se siga en proyectos en factibilidad, según informó a Infobae la secretaria de Minería de Argentina, Fernanda Ávila.
Actualmente, los compuestos de litio, carbonato de litio e hidróxido de litio, se obtienen a partir de las salmueras del Salar de Atacama. Las salmueras son soluciones acuosas que contienen especies químicas de litio, boro, sodio, potasio, magnesio, azufre, cloro, entre otros. Estas salmueras se extraen de los acuíferos del salar y se bombean a piscinas abiertas al aire para su concentración en litio y separación de otras sales. Para este fin se evaporan por acción de la radiación solar hasta el 90% del contenido original de agua. Las salmueras concentradas en litio posteriormente se someten a procesos de separación y purificación para obtener carbonato de litio o hidróxido de litio. Se estima que para la producción de cada tonelada de carbonato de litio se evaporan entre 100 a 800 m3 de agua, por lo tanto, existen preocupaciones acerca de la sostenibilidad de estos procesos. Además, el proceso de concentración de las salmueras toma entre 10 a 24 meses, lo que implica un desafío para responder a los cambios a corto plazo en la demanda.
En este sentido, la Estrategia Nacional del Litio anunciada por el Presidente de la República considera lineamientos para abordar los desafíos mencionados. Siendo aspectos importantes el uso de nuevas tecnologías para la extracción directa de litio (DLE) para minimizar el impacto sobre los salares, la promoción de la investigación y cuidado de los salares, el desarrollo en armonía con las comunidades cercanas, y la producción de productos de litio con valor agregado, con una fuerte innovación científica y tecnológica para alcanzar la sofisticación, diversificación y sostenibilidad.
Las tecnologías de extracción directa de litio permiten la recuperación de litio de las salmueras sin evaporar grandes cantidades de agua, reducen el tiempo de concentración y presentan mayores eficiencias de recuperación y pureza que el método de evaporación. Son aplicables para salmueras menos concentradas en litio y en regiones que no son áridas, tal como el Salar de Atacama. Además, la salmuera residual podría ser reinyectada a los acuíferos para su recarga. Existen varias tecnologías de extracción directa, por ejemplo, las resinas de intercambio iónico, extracción líquido-líquido, métodos electroquímicos, métodos de membrana, de precipitación directa y procesos asistidos térmicamente. Sin embargo, la implementación de estas tecnologías a escala industrial implicaría varios desafíos relacionados al preprocesamiento de las salmueras para el uso de las DLE, su eficiencia, los consumos de agua y energía, y los costos de operación para mantener o aumentar la productividad comparada con los procesos actuales; así como también es necesario determinar los impactos ambientales de la reinyección de la salmuera residual en los acuíferos de los diferentes salares y su biodiversidad, en Chile existen más de 60 salares y lagunas salinas.
Por otra parte, para la producción de productos de litio con valor agregado es muy importante, según datos de CORFO, la manufactura de componentes activos e inactivos para baterías incrementaría en cuatro veces el valor en comparación al obtenido del procesamiento de compuestos de litio. Este incremento de valor aumenta si se produjeran celdas de baterías en 14 veces, ensamblaran baterías con control térmico y de carga eléctrica en 20 veces y realizando la integración de la cadena de valor a vehículos eléctricos en 100 veces. Para este fin, se requiere entender la tecnología actual y también desarrollar nuevas tecnologías. Por ejemplo, para la producción de baterías es necesario conocer la ciencia y tecnología involucradas en la producción de sus componentes principales (ánodo, cátodo, separador y electrolito) y sus sistemas de control térmico y eléctrico. También, es necesario el conocimiento e investigación de las nuevas tecnologías y desarrollos de baterías, como son las baterías de litio-Aire y las de estado sólido, y el segundo uso y su reciclaje. Siendo necesario un fuerte apoyo para el establecimiento de capacidades habilitantes, investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) y la formación de capital humano avanzado.
Además, se debe considerar que en ambos casos, la implementación de las tecnologías de extracción directa y la producción de productos de litio con valor agregado, se requerirá una fuerte inversión económica.
Por lo tanto, la Estrategia Nacional de Litio aborda pilares fundamentales para proyectar a Chile como el primer productor mundial de litio y además el avance hacia una industria de mayor valor agregado en forma sostenible. Sin embargo, es muy relevante que la generación de ciencia y tecnología sean actores centrales, porque estas contribuyen a la toma de decisiones técnicas, económicas, ambientales y sociales. Para ese fin es necesario que se provean de los medios para ampliar las capacidades habilitantes de I+D+i y formar capital humano avanzado, asegurando a la vez un fuerte nexo con el sector industrial para la aceleración de la transferencia y adaptación tecnológica.
Wilson Alavia
Académico
Facultad de Ingeniería de la Universidad Alberto Hurtado
