La Oficina de Tecnologías Geotérmicas del Departamento de Energía de los Estados Unidos propone cómo la geotermia puede contribuir a la producción del litio, el elemento más demandado para el desarrollo de la movilidad eléctrica, sin emisiones:
Octubre, 2021.– El litio puede parecer un objeto poco interesante para atraer la atención, pero quienes están inmersos en el sector de la minería no se sorprenden de su protagonismo. La demanda de litio ha crecido exponencialmente en los últimos años. Desempeña un papel vital en nuestro mundo de alta tecnología, particularmente en el de las baterías de litio recargables, que impulsan el creciente mercado de dispositivos electrónicos portátiles, herramientas eléctricas, vehículos y soluciones de almacenamiento en red. Se espera que la demanda mundial de litio aumente en un 500% para 2050 debido a la adopción generalizada de estas tecnologías. 1 El litio es un elemento crucial en la cadena de suministro de energía limpia; un suministro de litio confiable y diversificado es una prioridad para el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE).
En el desierto chileno de Atacama, rico en litio, las exportaciones provienen de desiertos de sal o salares. El agua subterránea salada se bombea a la superficie y se evapora en grandes espacios superficiales, dejando atrás sales residuales, incluido el litio. Aunque barato y efectivo, este proceso consume mucha agua en una parte del mundo donde es preciosa y muy escasa. 2 También tiene el potencial de que los productos químicos tóxicos se filtren a los abastecimientos de agua potable. 3 En lugares como Australia, el litio se extrae a cielo abierto: los mineros extraen el mineral cavando pozos o canteras. 4 Estas operaciones suelen generar residuos y contaminantes atmosféricos y pueden afectar la composición química de las aguas subterráneas de los acuíferos de la zona si no se gestionan adecuadamente. 5
La energía geotérmica, sin embargo presenta otras alternativas menos impactantes. El agua salada caliente, o salmuera geotérmica, se bombea a la superficie y se convierte en vapor que hace girar una turbina para generar electricidad a partir del calor del centro de la Tierra. Además de la producción de electricidad, estas salmueras geotérmicas pueden producir litio, disuelto en la solución de salmuera en profundidades a centenares de metros bajo tierra. La producción de electricidad geotérmica es respetuosa con el medio ambiente: tiene una pequeña huella física, es renovable e independiente del clima, y está prácticamente libre de carbono. Al reutilizar los fluidos extraídos ya utilizados para la producción de electricidad, podemos generar litio (sal) doméstico en el mercado mientras producimos electricidad simultáneamente, todo con un impacto ambiental mínimo.
A pesar de un potencial de más de 600,000 toneladas, más de la demanda anual de los Estados Unidos, podría convertir al país de importador neto a exportador [como el gas natural extraído mediante fracturación hidráulica]. Actualmente solo hay una planta que extrae litio de las salmueras en los Estados Unidos. 6 El Dr. Pat Dobson y el Dr. Will Stringfellow, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, son coautores de un informe retrospectivo en 2020 realizado durante décadas de estudios financiados por el DOE sobre la extracción de litio y elementos de tierras raras de salmueras geotérmicas.
«Los estudios tecnoeconómicos indican que los operadores geotérmicos podrían beneficiarse sustancialmente de un enfoque híbrido que incluya la captura de litio», ha declarado Dobson. «Se han identificado grandes recursos de litio principalmente en el área del Mar de Salton en California y la investigación actual podría producir más recursos. El desafío clave ahora es desarrollar cómo extraer el litio de las salmueras geotérmicas de una manera competitiva en costos y respetuosa con el medio ambiente».
Como se señaló en un informe complementario escrito por Ian Warren en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, un conjunto de tecnologías de extracción de litio está cerca de la demostración a escala comercial. En los próximos años, se espera que los operadores geotérmicos en el área del Mar de Salton demuestren estas técnicas en un esfuerzo por lograr la viabilidad económica.
Las oficinas del DOE amplían el impulso de los materiales críticos
La Oficina de Tecnologías Geotérmicas (GTO) del DOE convocó el Premio a principios de este año para construir el mecanismo de extracción de minerales y lograr que la comunidad empresarial se involucre. Esta convocatoria de premios de 3,43 millones de euros consta de tres fases: concepto, diseño y pruebas, para acelerar las mejoras en la rentabilidad de la recuperación de litio. La primera fase de la competencia está en marcha y la fase dos comenzará a finales de este año; Se espera que los equipos ganadores se anuncien a principios de 2023.
«Nuestra comunidad empresarial puede introducir nuevas ideas para llevar más litio estadounidense de forma segura al mercado, lo que nos ayuda a tener éxito en el espacio de materiales críticos7″, ha señalado Susan Hamm, Directora de GTO. «Este premio plantea nuevas perspectivas, nueva economía e ideas frescas, todo con una misión verde».
Las plantas de energía geotérmica actuales y potenciales se concentran a lo largo de la costa sureste del Mar de Salton, en el sur de California. Estas ubicaciones coinciden con altas concentraciones de litio y otros materiales críticos. A medida que el Mar de Salton continúa retrocediendo, el potencial aumenta para expandir las operaciones geotérmicas y capturar mayores cantidades de minerales. /Renewable Energy.
La Oficina de Fabricación Avanzada (AMO) del DOE, como parte de una selección más amplia de 42,91 millones de euros en investigación, desarrollo y demostración (I + D) anunciada a principios de este año, ha ampliado el ecosistema de innovación con una selección para validación y demostración de campo en el Mar de Salton. Además, AMO está explorando tecnologías de extracción, separación y procesamiento de próxima generación para materiales críticos; El trabajo financiado por AMO en el Instituto de Materiales Críticos, un Centro de Innovación Energética del DOE, también sugiere que los enfoques novedosos para la extracción y conversión de litio de salmueras geotérmicas son ambiental y económicamente favorables
Impulsando la I+D a lo largo de la cadena de suministro, la Oficina de Tecnologías de Vehículos del DOE apoya el Premio de Reciclaje de Baterías de Iones de Litio (con AMO) para recolectar baterías gastadas a base de litio. VTO también ha establecido el Centro de I+D de reciclaje de baterías de litio ReCell, que se centra en el desarrollo de tecnologías de reciclaje innovadoras y eficientes para recuperar de manera rentable los materiales críticos para baterías y reintroducirlos en la cadena de suministro de materiales. Estos esfuerzos tienen como objetivo hacer crecer una industria de reciclaje de baterías avanzada, sostenible, mediante el desarrollo de procesos de reciclaje económicos y ambientalmente racionales que la industria pueda adoptar para la química de iones de litio y futuras baterías.
El establecimiento de una cadena de suministro nacional para baterías a base de litio requiere un compromiso nacional tanto para resolver los desafíos científicos innovadores para nuevos materiales como para desarrollar una base de fabricación que satisfaga las demandas de los crecientes mercados de vehículos eléctricos y almacenamiento de redes estacionarias. El DOE anunció recientemente acciones para reforzar la cadena de suministro nacional de baterías avanzadas, incluido el lanzamiento del Plan Nacional para Baterías de Litio, desarrollado por el Consorcio Federal de Baterías Avanzadas. Este plan establece cinco objetivos críticos y acciones clave para guiar la colaboración de las agencias federales para asegurar la competitividad económica a largo plazo de la nación y crear empleos bien remunerados para los trabajadores estadounidenses, al tiempo que apoya los objetivos de descarbonización de la Administración Biden.
Estos esfuerzos en la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE se alinean con su estrategia de materiales críticos sobre tres frentes: diversificar las cadenas de suministro, desarrollar sustitutos y mejorar la reutilización y el reciclaje, todo de una manera segura, sostenible y ambientalmente justa. El DOE coordina, cuando es posible, con otras agencias y departamentos federales para construir cadenas de suministro resilientes, diversas y seguras para minerales y materiales críticos.
Existen numerosas inversiones históricas y actuales que convergen en soluciones de extracción de litio. En el corto plazo, las inversiones del DOE se alinearán con las de otras agencias y oficinas federales para poner litio estadounidense en el mercado, más energía renovable en la red y guiar a los Estados Unidos hacia un futuro en el que podamos apoyar nuestra floreciente economía renovable con los recursos que necesita para tener éxito.