viernes, 15 de febrero de 2013

El azaroso proyecto de litio y potasio

El Salar de Uyuni es el más grande del mundo, con una superficie de aproximadamente 10.000 kilómetros cuadrados. En los trabajos de exploración realizados por la francesa ORSTOM y la UMSA, entre 1978 y 1985 se practicaron 66 taladros (1 taladro cada 52km2) y se analizaron 194 salmueras de todos los niveles del salar. La evaluación de estos trabajos realizada por el geólogo francés Francois Risacher en 1989, para una profundidad de 4,7 metros y una porosidad del 35%, dio como resultado un volumen de salmueras de 165.000.000 m3, con concentraciones medias de 542 mg/l Li y 11.800 mg/l K (equivalentes a 0,045% Li y 0,983% K), arrojando “reservas” de 8,9 millones de toneladas de litio y 194 millones de toneladas de potasio.

El azaroso proyecto de litio y potasio


Dada la bajísima densidad de perforación no es posible hablar de reservas, sino de recursos, por lo que resulta de primordial importancia realizar más trabajos de exploración en forma sistemática, para establecer las reservas de litio, potasio, boro y otros elementos en diferentes zonas del salar, para luego planificar su explotación.

En febrero de 1992 la empresa LITHCO (filial de FMC Corp.) desistió del contrato firmado para trabajar durante 40 años o producir 400.000 toneladas de litio equivalente (2.128.000 toneladas de carbonato de litio) porque el Gobierno incrementó el IVA de 10 a 13% y se fue a trabajar con éxito el Salar del Hombre Muerto en la Argentina, ahora la cuarta productora mundial de litio.

El actual Gobierno decidió que la empresa privada intervenga solo en la etapa de industrialización del litio, por lo que decidió la instalación de una planta piloto que empezó a construirse en 2008 en la zona más rica del salar, el delta del Río Grande. La planta denominada después semi industrial, debe producir mensualmente 40 toneladas de carbonato de litio (CaLi) y 1.000 toneladas de cloruro de potasio (ClPo). El inicio de operaciones se postergó por más de dos años y el proceso -con una inversión de 19 millones de dólares (M$us)- fue inaugurado en enero de 2013, haciéndose notar que empezará con una producción mensual de 7 toneladas de CaLi, que se incrementará gradualmente.

El método elegido para la concentración del litio es el de piscinas de evaporación solar, similar al aplicado en el Salar (desierto) de Atacama en Chile (primer productor mundial de CaLi con 47.000 toneladas en 2010, de las 135.000 toneladas producidas en el mundo), donde la composición química y las condiciones de evaporación y pluviometría son  mejores que en el de Uyuni.

Salar
Composición química
% peso

Mg/Li
Evap. ypluv.
mm/año
Li
K
B
Mg
Evap.
Pluv.
Uyuni
0,035
0,72
0,02
0,65
18,6
1.500
200-500
Atacama
0,150
1,85
0,06
0,96
6,4
3.200
  10-15
Hombre Muerto
0,062



    1,4
2.300
  55-70
Fuentes. Composición química Uyuni y Atacama, 11º  Simposio chileno del litio, 1994; Salar del Hombre Muerto, Pedro Pavlovic, Evaluación de la salmuera del Salar del Rincón, 2004. Evaporación y pluviometría, Donald Garrett, Handbook of lithium and calcium carbide.

Resalta que en los elementos comercializables las concentraciones en Atacama son 4,3 veces más en litio, 2,6 veces más en potasio y 3 veces más en boro que en Uyuni. Si bien el magnesio es también más alto, la nociva relación magnesio/litio es 2,9 veces mayor en Uyuni.

Es importante hacer notar que para la producción de CaLi en el Salar del Hombre Muerto, que como se ve tiene condiciones más desventajosas de evaporación que el Salar de Atacama, pero más favorables que el de Uyuni, la operadora FMC optó por el método de concentración mediante membranas de adsorción selectiva (que solo retiene la sal de cloruro de litio), que lo tiene patentado y con el que ha conseguido buenos resultados. En Japón. Corea y otros países se vienen realizando pruebas de concentración con este método.

Las inusuales lluvias en los años 2011 y 2012 han ocasionado demoras tanto en la construcción de las piscinas como en el mismo proceso de evaporación, por lo que para acelerar la concentración, las salmueras en las piscinas tendrán una baja profundidad, lo que implicará utilizar proporcionalmente mayores superficies de piscinas, que elevarán su costo, pues para construir piscinas hay que construir sus paredes que sirven también de vías de acceso, utilizar costosas geomembranas y geotextiles, así como tuberías y otros materiales y equipos. Mayores áreas de piscinas significarán también mayores problemas ambientales que podrían dañar el ecosistema del salar, elegido como una Maravilla Natural del Mundo. La planta industrial proyectada para una producción anual de 30.000 toneladas de CaLi y 700.000 toneladas de ClPo, tendría un costo de 485 M$us.

Dada la alta relación magnesio/litio, otra dificultad a encarar puede ser la fabricación de CaLi grado batería, vale decir CaLi con pureza mínima de 99,5%. Según información del ejecutivo máximo de la Gerencia Nacional de Recursos Evaporíticos, el CaLi obtenido inicialmente tiene una pureza del 95%. La elevación de la pureza en etapas sucesivas, incrementa el costo y además disminuye la recuperación de CaLi. En suma, ¿podrá elaborarse económicamente CaLi grado batería?

En este escenario, ¿no resulta muy anticipado el montaje de una fábrica piloto de fabricación de baterías de Litio-ión en La Palca, contratada a la empresa china Linyi Gelon Materials Co. Ltda. en noviembre de 2012 con un costo de 40 M$us? Por otra parte hay que considerar que existen seis tipos de cátodos para las baterías de Litio-ión, que utilizan varios elementos metálicos con diversas propiedades: cobalto, manganeso, níquel-manganeso-cobalto, fosfato de hierro, níquel-cobalto-aluminio y titanio.

Por ejemplo se han cuestionado severamente las baterías con cátodos de litio-óxido de cobalto, que debido a su inestabilidad térmica ocasionaron recientemente su sobrecalentamiento en un avión Boeing Dreamliner de la empresa japonesa Nippon Airways, obligando a un aterrizaje forzoso y a que se cambien las baterías de los 50 aviones de la flota, con los perjuicios consiguientes. ¿Con qué tipo de cátodo se fabricarán las baterías de la planta piloto?

Los mismos razonamientos valen para la contratación de las empresas coreanas Kores y Posco en julio de 2012, para la elaboración de materiales de cátodos de litio para las baterías de Litio-ión, con un costo de 1,5 M$us.

Finalmente hay que considerar que la baja densidad energética de las baterías de Litio-ión, que comparada con el petróleo es de 65 a 130 veces menor, obliga al uso de pesadas baterías que aún así tienen autonomías de recorrido por carga muy limitadas (menos de 200 kilómetros) y además son extremadamente caras, factores que evitan la masificación de la industria del automóvil eléctrico, por lo cual se está investigando una batería de litio con mucho mayor densidad energética.

IBM y otras empresas, así como diversas universidades en varios países utilizando nanotecnología están experimentando la batería de Litio-aire, que podría ofrecer una densidad energética de solo 6 a 8 veces menor que la del petróleo, por lo que IBM anticipa una autonomía de recorrido de 800 kilómetros. Se indica también que estas baterías al necesitar menos compuestos, serían más sencillas y por lo tanto más baratas. IBM estima en unos tres años la fase de estudios científicos y la comercialización de estas baterías -con cátodo de aire y ánodo de CaLi como las de Litio-ión- en 2020. Si se hace realidad esta batería, se masificará la utilización del automóvil eléctrico, se disparará la demanda y muy probablemente el precio del litio (ver más detalles en mi artículo Baterías de litio para automóviles eléctricos, El Diario 30 y 31/01/13) y el uso de la batería de Litio-ión sería bastante limitado.

Foro Minero


0 comentarios:

Publicar un comentario