Más que casi cualquier otra sustancia en la Tierra, el litio (Li) se valora como un tesoro del siglo XXI.Pero la carrera de Australia para desbloquear su litio se ve desafiada por vientos políticos y económicos en contra, tanto globales como nacionales.

La capacidad del litio se está fortaleciendo con tecnologías innovadoras de exploración y extracción y trazando un camino sostenible para que el mineral crítico satisfaga las demandas energéticas globales.

¿Por qué litio?

El litio es un mineral fundamental y vital para la tecnología moderna.Se ha convertido en sinónimo del futuro del almacenamiento de energía y ya alimenta vehículos eléctricos y redes renovables.Gracias a sus propiedades livianas y de alta densidad de energía, el litio es ideal para baterías recargables.

A medida que más países hacen la transición hacia energías más limpias y cero emisiones, la demanda de litio se ha disparado.Pero asegurar un suministro estable de litio es difícil, especialmente encontrarlo y extraerlo de manera eficiente.

Encontrar litio puede ser complicado y procesarlo más difícil

El Dr. Ryan Manton es un investigador científico de nuestro equipo de Huellas Hidrotermales.No es ajeno a las barreras de la exploración del litio, como la búsqueda de depósitos enterrados bajo cubierta y la tarea de caracterizar la mineralogía compleja de pegmatitas.

"La mayoría, si no todos, los depósitos de litio de roca dura en Australia se han encontrado en afloramientos. Aquí es donde partes de los depósitos, que se conocen como pegmatitas, sobresalen del suelo. Y muchos de ellos han sido encontrados por accidente o porextracción histórica de otros metales, como óxidos de estaño o sulfuros de níquel", afirma Manton.

"Muchos depósitos recientes de roca dura de litio de clase mundial se han encontrado de esta manera en Australia Occidental. Clase mundial significa aproximadamente más de 100 millones de toneladas métricas de recursos por depósito, con leyes de mineral de 1,5% de óxido de litio (Li₂O).Esto plantea la pregunta: ¿cuántos grandes depósitos están enterrados bajo cubierta y aún no se han descubierto?

Mientras tanto, los estudios petrofísicos, que analizan cómo interactúan las propiedades de las rocas con los fluidos, examinan la densidad, la susceptibilidad magnética y las propiedades sísmicas necesarias para guiar la exploración geofísica.

Las técnicas de caracterización del regolito, el suelo suelto que cubre la roca sólida, pueden arrojar luz sobre lo que se encuentra encima de las pegmatitas de litio mineralizadas.Es un arsenal que equipa a los investigadores para identificar depósitos ocultos debajo de la superficie de la Tierra, lo que podría desbloquear vastas franjas de litio sin explotar.

La Dra. Donna Liu, investigadora científica de nuestro equipo de Desarrollo de Procesos, está a la vanguardia de la búsqueda del litio.

"El metal ofrece amplias posibilidades como sustituto del grafito como material anódico, desbloqueando una densidad de energía potencialmente mejorada para los sistemas de baterías", afirma Liu.

En comparación con el hidróxido y el carbonato de litio, el lugar actual del litio metálico en el mercado mundial de metales es decepcionante.Pero se espera que aumente en la próxima década con la marea de baterías de litio comercializadas, especialmente en vehículos.

"Sin embargo, obtener litio metálico de alta pureza de manera confiable ha demostrado ser un desafío importante. El actual proceso de electrólisis industrial para la producción de litio metálico sufre graves problemas ambientales debido a la emisión de cloro gaseoso tóxico", dice Liu.

"El proceso requiere una materia prima de cloruro de litio altamente pura y sensible a la humedad, lo que potencialmente lo encarece. Es imperativo desarrollar procesos más sostenibles y económicos para la producción de metales a fin de satisfacer la creciente demanda de este metal crítico y garantizar un suministro seguro para los países soberanos".

Pluma LithSonic

Tenemos un potencial punto de inflexión enLithSonic, un proceso patentado de producción de metales que utiliza dinámicas de flujo supersónico para mejorar la disolución del litio de los minerales.

Nuestra tecnología patentada activa una reducción carbotérmica de óxido de litio para generar vapor de metal litio.Una reducción carbotérmica es una reacción química que implica la reducción de sustancias utilizando carbono como agente reductor.

Luego viene un proceso de enfriamiento rápido que utiliza una boquilla de Laval (un canal de gas que aumenta la velocidad del gas que pasa a través de él a velocidades supersónicas) para convertir directamente el vapor producido en polvo de metal de litio.Esto minimiza cualquier reacción de reversión no deseada.

El proceso tiene claras ventajas sobre la ruta de electrólisis existente, como la ausencia de emisiones tóxicas de cloro.

"También es potencialmente más barato", afirma Liu, que también dirige el desarrollo de LithSonic.

"Nuestro objetivo es ampliarlo a una planta minipiloto, que alcanza la escala de kilogramos, y demostrar el proceso en los próximos seis a 12 meses".

LithSonic está casi en su etapa inicial de desarrollo, mediante la cual se valida una nueva tecnología a escala de laboratorio.Si bien es relativamente temprano, Liu confirma un interés generalizado en la tecnología, con consultas procedentes de toda América del Sur y Asia.

"El sector de minerales australiano también ha mostrado un interés significativo, particularmente por parte de los líderes de la industria que buscan adoptar y desarrollar tecnologías mineras sostenibles", dice Liu.

"Nuestros esfuerzos de colaboración con socios locales e internacionales ayudan a garantizar que estas innovaciones no sean sólo teóricas. Se trata de soluciones del mundo real que impulsan los estándares de la industria".

Analice esto: las complejidades del litio

Cuando las técnicas suenan como un inventario de equipo táctico de una película de Los Cazafantasmas (pensemos en la espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES), es posible tener una idea de lo complejo que debe ser analizar el litio.

El Dr. Nick Wilson es nuestro líder de equipo de análisis y microscopía electrónica.Él piensa que ICP-OES es en realidad una de las técnicas más sencillas para la caracterización masiva del litio.

"Pero también es importante poder caracterizar el litio espacialmente dentro de una muestra, para poder ver en qué fases minerales se encuentra. Hay muchas técnicas que pueden caracterizar el litio en diferentes escalas de longitud", dice Wilson.

A escala nanométrica, se puede utilizar la espectroscopia de pérdida de energía electrónica (EELS), aunque presenta desafíos.A escala micrométrica, técnicas como SIMS (espectrometría de masas de iones secundarios) y en algunos casos se puede utilizar el microanálisis con sonda electrónica (EPMA).

En longitudes mayores, como 10 micrones y superiores, se pueden utilizar técnicas basadas en láser con nombres complicados, como espectrometría de masas acoplada inductivamente por ablación por láser (LA-ICPMS) y espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS).

"El análisis cuantitativo sigue siendo un desafío debido a cuestiones como la reactividad de las muestras y la absorción de masa precisa. Estamos abordando estos desafíos a través de instalaciones especializadas de manipulación de muestras inertes y nuestro software de recolección de rayos X blandos hiperespectrales llamado NiCoLiN, y novedosos procedimientos de corrección de matriz", dice Wilson.

"Este enfoque integrado mejora la precisión en la caracterización espacial, fundamental para comprender la distribución del litio en matrices minerales complejas. Estos avances son fundamentales para optimizar los procesos mineros y garantizar una gestión sostenible de los recursos".

El panorama del litio en Australia

En términos más generales, nuestras iniciativas en el reciclaje de baterías de iones de litio apuntan a nuestro compromiso de utilizar este mineral crítico de manera sostenible.Las tecnologías de reciclaje emergentes reducen el impacto ambiental y recuperan valiosos recursos de litio.El enfoque económico circular se hace eco del actual espíritu global de gestión sostenible de los recursos.

La demanda a corto plazo de litio ha caído a pesar del impulso global hacia la electrificación en la industria automotriz.Desde finales de 2022, el precio del litio se ha visto afectado en alrededor del 80%.Sin embargo, a pesar del actual exceso de oferta, el optimismo florece dentro de la industria.

Será necesario aumentar la producción de litio para respaldar la transición mundial a los vehículos eléctricos (EV).Dejando a un lado las condiciones actuales del mercado, se espera que la demanda futura aumente significativamente a medida que la adopción de vehículos eléctricos crezca a nivel mundial.

Australia es rica en litio y se ubica junto a los principales productores como Chile.Con conocimientos en tecnología minera y experiencia geológica de renombre mundial, Australia es la envidia de la mayoría de sus competidores en litio.Nuestra investigación e innovación tecnológica ayudarán a determinar si la fortuna del litio del país se estanca o aumenta.

Junto con el níquel y el cobalto,litioes precioso para un mundo que electrifique el transporte y reduzca las emisiones, un paso existencial hacia los objetivos climáticos globales.