“Sabemos el interés de los estados pero hace falta más apoyo para promover la investigación en litio”

Laura Vera y Walter Torres son investigadores del Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy (CIDMEJu). Estudian formas sustentables para extraer el litio y cómo desarrollar baterías con más capacidad.

Como muchos investigadores jóvenes, Laura Vera y Walter Torres llegaron a Jujuy hace algunos años para trabajar en el Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy (CIDMEJu).

El CIDMEJu, perteneciente al Conicet, la Universidad Nacional de Jujuy y el gobierno de esa provincia, tiene apenas seis años. Se conformó con la idea de estudiar la cadena del litio en uno de los epicentros de esta actividad minera. La semilla fundadora fue Victoria Flexer, una investigadora repatriada por Argentina y reconocida especialista en electroquímica, la disciplina que está detrás de varios procesos en la cadena del litio. Las baterías de litio pueden ser una herramienta clave para acelerar la transición energética y así poder frenar el cambio climático.

'En la actualidad son 20 personas trabajando en el centro. Somos pocos, si pensamos que estamos atacando toda la cadena del litio: desde la extracción de manera sustentable, hasta cómo reciclar las baterías que ya no sirven, pasando por el desarrollo de nuevos tipos de baterías', reconoce Walter.

Laura agrega: 'Sabemos el interés de los estados por este tema, pero hace falta más apoyo para promover la investigación en litio'.

-¿Cuáles son los principales problemas de sostenibilidad asociados a la técnica actual de extracción de litio?

Laura: -El proceso actual se realiza por evaporación con radiación solar. Es muy lento, ya que puede demorar entre 10 y 24 meses. Estos tiempos no permiten responder a un cambio del contexto, como ocurrió durante la pandemia, o por alguna crisis económica. Otro problema es que la industria solo le presta atención al litio. Todo el resto de la sopa de elementos que se encuentran en la salmuera son considerados desechos. En promedio, se estima que hay alrededor de 100 toneladas de residuos por cada tonelada de carbonato de litio que se produce. Son montañitas acumuladas a la vera del salar que en presencia de lluvias van permeando en el suelo y cambiando sus propiedades. Pero el problema más conocido de este proceso es la pérdida de agua. Si hablás con las empresas, te van a decir que la salmuera no es agua, porque es algo hipersalino que no se puede tomar ni usar para riego. La realidad es que se están evaporando alrededor de 800 m3 de agua por tonelada de carbonato de litio.

-¿Cómo se pueden mitigar estos problemas de sostenibilidad con las nuevas tecnologías de extracción que están desarrollando ustedes?

Laura: -Estamos aplicando una tecnología que ya se utiliza en otras industrias y que resuelve estos tres problemas. Se aplica en el proceso cloro-soda para producir cloro en la industria por hidrólisis del agua. Nosotros la adaptamos para aplicarla en las salmueras. El objetivo es recuperar el litio, pero también los otros elementos que están en esta sopa, como calcio y magnesio de alta pureza, que tienen valor comercial. Eliminamos el residuo sólido. Al final de este proceso se obtiene agua de baja salinidad. Por su calidad, tranquilamente podría usarse para riego, por lo que puede ser un recurso importante en estas zonas áridas donde están los salares. A su vez, el proceso es más rápido, de algunos días, ya que se aplica una corriente eléctrica para extraer estos componentes. Por este motivo es que no no se utilizan reactivos químicos, entonces no tenemos el impacto del transporte de insumos hasta estos lugares.

-¿Cuál es el vínculo que tiene su centro con las industrias del sector?

Laura: -Gracias a empresas pequeñas y nacionales logramos llevar nuestro conocimiento de laboratorio a la escala piloto. Pasamos de trabajar con cinco litros de salmuera a procesar 100 litros en una planta piloto. También gestionamos becas con el sector privado. El soporte de empresas es importante. No nos podemos cerrar en la investigación académica. Es necesario interactuar con la gente que está en el mercado, que conoce no sólo la parte económica, sino también técnica a gran escala, porque hay un abismo importante entre lo que es la ciencia básica y lo que termina siendo la industria. La interacción con industrias no solamente es fundamental para el financiamiento, sino también para tener ese feedback de conocimiento.

-¿Cuáles son los desafíos para acelerar la implementación de estas nuevas tecnologías a escala industrial?

Laura: -Es una tecnología que ya está desarrollada para otras industrias. Luego están todas las adaptaciones que nosotros hacemos para poder procesar salmueras. Ya hay muchas empresas mineras que están probando tecnologías similares. El paso siguiente sería desarrollar un prototipo para probarlo en la Puna, pero allí surge otro problema para resolver qué es cómo alimentamos de energía eléctrica a estos equipos, sin generar una huella de carbono igual o mayor a la que genera el proceso actual. La alternativa es acoplar paneles solares fotovoltaicos directamente a los procesos electroquímicos para que siga siendo sustentable. Sin embargo, es algo que todavía está en desarrollo, por lo que los costos económicos no cierran aún. Es decir, todavía falta pulir detalles para que pueda reemplazar a las técnicas por evaporación que se utilizan en la actualidad.

-¿Qué línea de tiempo imaginan en cuanto al desarrollo de nuevas tecnologías para la extracción de litio?

Laura: -Esperamos que estas tecnologías estén presentes en el corto plazo porque hay una presión social gigante. Hay una urgencia por mitigar el cambio climático que cada vez está más presente en las discusiones. Pero también hay una necesidad industrial de acortar los tiempos de producción. Tener una producción en mucho menos tiempo que 24 meses sería una ganancia gigante para la empresa. Además, al no usar reactivos químicos reducirían los costos de producción.

Nuevas baterías en camino

-Aguas abajo de la extracción del litio, ¿cómo se pueden hacer baterías más sustentables?

Walter: -Una batería está formada por dos electrodos (un cátodo y un ánodo) entre las que ocurren reacciones químicas y esas reacciones químicas son las que almacenan la energía. En la batería actual de ion-litio, el litio es el que se mueve entre un electrodo y otro, pero es un proceso bastante limitado. No se puede mejorar más allá de un 20% su capacidad. Esas baterías son limitadas para incorporarlas en vehículos eléctricos. La autonomía promedio de un vehículo eléctrico es de 200 kilómetros, que para un territorio como Argentina es muy poco. A su vez, estos electrodos son solo una parte de la batería, no más del 50% o menos. La batería ión-litio tiene un agregado de metales pesados, que son muy contaminantes. Lo que se está buscando es evitar el uso de esos componentes. También estamos trabajando en otros materiales para lograr baterías que tengan entre cinco y siete veces más capacidad en el mismo volumen y peso que las baterías actuales. Se trata de otra tecnología: baterías de litio-oxígeno o litio-azufre.

¿Cuándo imaginan que estas tecnologías podrán aplicarse en la industria?

Walter: -Hoy esta tecnología tiene muchos inconvenientes, pero las de ión-litio también los tenían al inicio de su desarrollo hace 30 años. Con la nueva generación hay varios problemas que resolver por lo que no va a estar disponible dentro de 5 años. La ciencia debe hilar mucho más fino, por ejemplo, para conocer qué reacciones químicas están ocurriendo y qué reacción parásita provoca problemas de seguridad o de vida útil.

-¿Qué vida útil tiene una batería como se puede reciclar?

Walter: -Los tiempos de vida de las baterías son bajos, incluso más bajo que en los paneles solares que son de 20 años. En una batería pueden ser de hasta 10 años, según la tecnología que se use. Hoy la mayoría de las baterías se están desechando. En el instituto se está estudiando cómo reciclar las baterías, no solo para recuperar el litio, sino también otros componentes. El objetivo es desarmarlo como un residuo electrónico.