Síntesis de nanopartículas de óxidos de manganeso con capacidad de adsorción de litio para aplicaciones tecnológicas sustentables en torno a la extracción de litio.

ARRUA, EVA CAROLINA; FLEXER, VICTORIA

Río Cuarto

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

El litio y los compuestos de litio se han aplicado ampliamente en campos comerciales debido a susexcelentes propiedades físicas y químicas, y la demanda de litio se ha acelerado rápidamente en los últimos años [1]. Específicamente en la última década, la demanda de litio se ha incrementado considerablemente debido a su uso en la industria de las baterías de litio-ion. Adicionalmente, debido al uso de baterías de litio en vehículos eléctricos o híbridos, se espera un aumento de la demanda de sales de litio mucho mayor en los próximos años [2, 3]. La mayor proporción del carbonato de litio y la totalidad de cloruro de litio proviene de las salmueras (de los salares), que adicionalmente es la vía más económica. En este sentido, es importante destacar que los salares más ricos en litio se encuentran concentrados en una pequeña región de Sudamérica, llamada comúnmente el Triángulo del Litio [4] (Noroeste de nuestro país, provincias de Catamarca, Salta yJujuy, norte de Chile y Sudoeste de Bolivia). La metodología actual para extraer litio a partir de salmueras se denomina proceso evaporítico. Brevemente, las salmueras se vuelcan en grandes piletones (conocidos como pozas de evaporación) a cielo abierto donde diferentes sales precipitaran por la concentración de la salmuera debido a la acción de la radiación solar y el viento. La salmuera concentrada en Li+ es bombeada a la planta de recuperación, donde el Li+será precipitado como Li2CO3 por agregado de Na2CO3. Una de las principales desventajas de este método es la duración del proceso de evaporación (lo que depende de la cantidad deradiación solar, la humedad, el viento y la temperatura, condiciones que varían ampliamente tantointeranualmente, como entre diferentes depósitos) demorando hasta 24 meses, es decir, es un proceso extremadamente lento. Por otro lado, las tasas de eficiencia y recuperación dependen en gran medida de la composición general de la salmuera, en este sentido, del contenido total de Li+ en la misma se estima que solo se puede recuperar entre un 50 y 70%. Adicionalmente, la extracción de litio de salmueras es intensiva en químicos y entrega importantes volúmenes de desechos, lo que genera grandes preocupaciones medioambientales. Estudios recientes han propuesto el uso de materiales basados en óxidos de manganeso altamente selectivos a litio, también se encontró que la reducción del tamaño de las partículas es sustancial para lograr el pleno aprovechamiento del material y la capacidad de adsorción de litio. A partir de esto, elobjetivo de este trabajo fue sintetizar, caracterizar y evaluar nanoparticulas con aplicaciones tecnológicas para su utilización en nuevas tecnologías eficientes y sustentables para la recuperación de sales de litio a partir de las salmueras. Se compararon dos metodologías de síntesis de óxidos de litio y manganeso (síntesis seca y síntesis hidrotermal), evaluando las nanopartículas obtenidas mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. La capacidad de adsorción de litio fue estudiada a través de isotermas de adsorción, variando la concentración absoluta de Li+ en la solución, y las concentraciones relativas de otros cationesrespecto a Li+ . Se logró controlar el tamaño de partícula de los sistemas formulados y se comprobó elevada capacidad de adsorción de Li+ por parte de las nanopartículas. Adicionalmente, se comprobó una alta selectividad frente a los otros cationes habitualmente presentes en salmueras (Na+ , K+ , Mg2+, Ca2+) a distintas concentraciones relativas de los mismos, respecto a Li+. Las partículas mostraron alta ciclabilidad (adsorción/desorción de Li+) y una elevada estabilidad en las condiciones de trabajo.REFERENCIAS[1] Kavanagh, L., Keohane, J., Garcia Cabellos, G., Lloyd, A. & Cleary, J. Resources Vol. 7, (2018), p 57.[2] Ponce, J. An increasingly precious metal | The Economist. Econ. 2–5 (2016).[3] Alessia, A., Alessandro, B., Maria, V.-G., Carlos, V.-A. & Francesca, B. J. Clean. Prod. Vol. 300, (2021).[4] Border, S. & Sawyer, L. Trans. Institutions Min. Metall. Sect. B Appl. Earth Sci. Vol. 123, (2014), p 95–106.