Por Nova técnica promete extração de lítio mais sustentável e econômica
Cientistas da Universidade de Stanford, EUA, revelaram uma nova tecnologia que possibilita a extração de lítio — vital para baterias de veículos elétricos — a partir de salmouras altamente salinas, reduzindo os custos em 40% comparado ao método atual, potencialmente diminuindo o preço do minério em até 75%.
Conforme estudo publicado na revista Matter, essa nova abordagem, denominada “eletrodiálise de casal redox” (RCE), oferece maior eficiência e sustentabilidade no uso de água, produtos químicos e terras, quando comparada aos métodos tradicionais, tidos como “lentos, onerosos e ambientalmente insustentáveis.”
A RCE é uma modalidade de eletrodiálise, técnica originalmente usada no tratamento e dessalinização de água do mar. Desde o início dos anos 2000, esse processo eletroquímico passou a ser adotado na extração de lítio de salmouras, que antes dependia de evaporação solar e precipitação química.
O avanço trazido por Stanford reside na modificação dos eletrodos da célula eletroquímica que processa a salmoura. Em vez de duas reações eletroquímicas separadas, há uma única nos dois eletrodos, com o hidrogênio gerado sendo consumido continuamente, criando um ciclo autossustentável.
Os desafios do lítio
Elemento central na transição para uma economia sustentável, o lítio rapidamente se tornou um dos minerais mais procurados globalmente. Um relatório da consultoria McKinsey & Co de 2022 projeta que a demanda pelo metal, de 500 mil toneladas métricas de carbonato de lítio equivalente em 2021, saltará para entre três e quatro milhões de toneladas métricas até 2030.
Embora a indústria de lítio deva atender à crescente demanda das baterias de íons de lítio, há inquietações quanto às limitações das principais fontes de suprimento, como salmouras de lagos salgados e minérios de alto teor.
Atualmente, a maior parte do lítio global é extraída de rochas, sobretudo do espodumênio, mineral silicatado rico em lítio, encontrado majoritariamente na Austrália. Outra fonte relevante são as salmouras de lagos secos, localizadas na região do Triângulo do Lítio (Chile, Argentina e Bolívia).
No entanto, ambos os métodos possuem restrições. A extração de rochas depende das particularidades geológicas de cada mina, enquanto o processo de evaporação natural das salmouras é condicionado por fatores climáticos, como alta incidência solar e baixa umidade.
As vantagens da nova tecnologia RCE
Ge Zhang, coautor do estudo, reconhece que métodos de extração direta de lítio das salmouras estão em desenvolvimento há anos, mas enfrentam desvantagens como “incapacidade de operação contínua, altos custos energéticos ou baixa eficiência.” Ele afirma: “Nosso método parece isento dessas limitações.”
O estudo realiza uma análise técnico-econômica comparativa, evidenciando que a RCE reduz custos ao eliminar a necessidade de lagoas de evaporação solar, que são caras e complexas de manter. A economia abrange eletricidade, água e agentes químicos, além de reforçar a sustentabilidade.
A abordagem RCE minimiza o impacto ambiental ao evitar o uso intensivo de terra e água, comuns nos métodos tradicionais.
Além disso, a nova técnica demonstrou ser versátil, operando com diferentes águas salinas, inclusive aquelas da produção de petróleo. A extração de lítio de água do mar, inviável pelas abordagens tradicionais devido às baixas concentrações, também é considerada possível, embora não confirmada no estudo atual.
A escalabilidade do RCE e o futuro do lítio
Os autores preveem que a abordagem RCE terá um custo entre US$ 3,5 mil e US$ 4,4 mil, correspondente a R$ 20 mil a R$ 25 mil por tonelada de hidróxido de lítio de alta pureza, que pode ser facilmente convertido em carbonato de lítio, ideal para baterias de íon-lítio de alto desempenho. Atualmente, o custo de extração de lítio de salmoura é de US$ 9,1 mil (R$ 51,4 mil) por tonelada.
O preço do carbonato de lítio atualmente gira em torno de US$ 15 mil (R$ 85 mil), após ter alcançado US$ 80 mil no final de 2022. A escalabilidade da RCE mostra-se promissora; mesmo quando escalada quatro vezes, a tecnologia demonstrou produtividade, eficiência energética e alta seletividade para o lítio.
A tecnologia foi testada em duas variantes: uma com extração rápida e maior consumo de eletricidade, e outra mais lenta, porém com menor consumo energético. A variante mais lenta, além de reduzir custos, proporcionou uma membrana mais estável para uma extração contínua e prolongada de lítio.
Os testes continuam, incluindo a experimentação com novos materiais para a membrana. Segundo Rong Xu, primeiro autor do artigo, “À medida que a pesquisa avança, acreditamos que nosso método poderá transitar do laboratório para aplicações industriais em larga escala em breve.”
