Recuperación de carbonato de litio en el marco de una economía circular a partir de salmueras de la Puna

FLEXER, V.

La Plata

Workshop; 1er WORKSHOP POLíMEROS Y NANOMATERIALES para la industria energética; 2022

YPF tecnología

Resulta imperioso encontrar nuevas metodologías para la recuperación selectiva de sales de litio a partir de salmueras de la Puna. La tecnología evaporítica en uso actualmente conlleva tanto desventajas desde el punto de vista ambiental, evaporando enormes volúmenes de agua, como desde el punto de vista técnico-económico, requiriendo hasta 2 años para lograr un producto comercializable desde el comienzo del proceso. Nuestro grupo viene trabajando en el desarrollo de un concepto global para la recuperación secuencial de varios subproductos, carbonato de litio, y agua de baja salinidad, basado en un proceso simple de electrólisis a través de membrana, cercano a la electrodiálisis, combinando membranas de intercambio aniónico o catiónico.En el concepto global propuesto, se necesitan tres celdas de electrólisis, de tres compartimentos cada una. En todos los casos, las membranas se colocan de manera tal de fomentar la alcalinización del compartimento catódico. En la primera celda, se produce una alcalinización por vía electroquímica de la salmuera nativa, lográndose la precipitación de Mg(OH)2 y Ca(OH)2, y dejando a la salmuera libre de cationes divalentes. En la segunda celda de electrólisis, se trabaja sobre la salmuera libre de cationes divalentes y se produce una reducción drástica de la salinidad por precipitación de sodio en el compartimento catódico, como NaHCO3, por burbujeo de CO2 y control de pH (balance entre corriente eléctrica y flujo de CO2). En la tercera celda de electrólisis, se parte de una solución de concentraciones del mismo orden de magnitud de Na+ y Li+ (provenientes de la segunda celda), y se precipita Li2CO3 en el cátodo, por burbujeo de CO2 y control de pH superior a 10.3 (también por balance de corriente y flujo de CO2). Hemos demostrado a nivel prueba de concepto, la factibilidad de las tres etapas del proceso propuesto. Todos los ensayos fueron realizados sobre muestras reales de salmueras de la Puna argentina, obtenidas a través de empresas mineras locales. Demostramos primeramente que cuando se realiza la electrólisis con la salmuera en el compartimento catódico como se describió anteriormente el pH de la solución aumenta lentamente en función de la carga circulada, hasta alcanzar un plateau alrededor de pH 10. Luego el pH aumenta rápidamente hasta alcanzar un nuevo plateau alrededor de pH 13. Es interesante destacar que el tratamiento de electrólisis a través de membrana no afectó las concentraciones de los otros iones presentes en la salmuera, lo que es vital si recordamos que el objetivo último de este tratamiento es la recuperación de sales de litio. Los ensayos sobre la primera etapa son los más avanzados, y han permitido construir un dispositivo a escala piloto (100 litros de salmuera) para probar la viabilidad a mayor escala de la propuesta. Los ensayos en la segunda y tercera etapa del proceso han demostrado la posibilidad de cristalizar Na2CO3 y Li2CO3 de alta pureza (XRD y espectroscopías atómicas), así como la posibilidad de obtener agua de muy baja salinidad (conductividad 2,5µS y densidad 1.008 g cm-3)