IMPORTANCIA DEL LITIO PARA LA ELECTROMOVILIDAD

  • Qué es el litio y principales usos

Es el metal más liviano y menor densidad de toda la tabla periódica. El litio no se encuentra libre en la naturaleza porque es altamente reactivo, no se encuentra en forma de litio nativo o puro, sino más bien formando minerales de roca, salmueras, aguas termales y agua de mar. De acuerdo con el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS, 2020) las principales fuentes de litio son los salares en cuencas cerradas (58%), rocas pegmatitas y granitos (26%), arcillas enriquecidas en litio (7%), salmueras de yacimientos petroleros (3%), salmueras geotermales (3%) y zeolitas enriquecidas con litio (3%).

Principalmente se definen dos grandes categorías de usos:

  • Segmento de baterías de ion-litio, usadas en la fabricación de autos eléctricos, artículos electrónicos y sistemas de almacenamiento energético.
  • Usos tradicionales de litio, incluyendo vidrios y cerámicas, grasas y lubricantes, sistemas de aire acondicionado y productos farmacéuticos, entre otros.

Sin embargo, debido a que el litio ofrece un alto potencial electroquímico, es un átomo pequeño y liviano, ofrece también una alta densidad energética, características que lo hacen ideal para el uso en baterías. Si se compara una batería tradicional de plomo – ácido, el plomo tiene una densidad de 11340 Kg/m3 y tiene una densidad energética de 60-100 W·h/L, (NASA – National Aeronautics and Space Administration, Bloomber, New Energy Outlook, 2018. David R. Lide (2009)). versus una de Litio con una densidad de 535 Kg/m3 y con una densidad energética de 250-730 W·h/L, esa es la gran diferencia con el litio puede existir la electromovilidad porque es liviano y puede almacenar más energía (más potencia) que las baterías tradicionales de Plomo.

  • Proceso extractivo y productos de litio

Los principales compuestos de litio que se producen y comercializan incluyen carbonato de litio (Li2CO3), hidróxido de litio (LiOH), cloruro de litio (LiCl), entre otros. (1 tonelada de litio, como Li equivale a 5,32 toneladas como carbonato de litio equivalente (LCE))

Si bien existen varias fuentes de litio, las principales son vía salmueras y a partir de espodumeno (mineral de roca). En ambos casos la ley de litio y porcentaje de impurezas difiere (mayor Li en salmueras), así como presentan rutas de tratamiento con diferentes rendimientos y tiempos de residencia, generando también diferentes huellas hídricas y de carbono.

En el primer caso, la ruta corresponde a extracción desde pozos del salar, luego un proceso en sistema de pozas de evaporación para concentrar litio y eliminar impurezas (que van cristalizando como sales), resultando una salmuera que luego va procesos de precipitación de impurezas en reactores por adición de reactivos químicos, pasando finalmente a una carbonatación para obtención de Li2CO3, producto a partir del cual por adición de hidroxilo y mediante una reacción química genera LiOH. Otro producto a partir de salmuera es el LiCl.

En el caso a partir de espodumeno, existen procesos de reducción de tamaño y concentración, luego calcinación, tostación ácida con ácido sulfúrico, obteniendo un producto que va a lixiviación neutralizante, obteniéndose una salmuera de sulfato de litio, que se purifica por adición de agentes químicos que cristalizan impurezas. Luego a partir de la salmuera producto (sulfatada) es posible obtener Li2CO3 por carbonatación y LiOH por adición de OH- luego de un proceso de evaporación-cristalización.

  • Mercado del litio en Chile en comparación con otros mercados

Los principales yacimientos de litio se encuentran en Argentina, Australia, Chile y China, concentrándose cerca del 90% de la producción mundial (2019). El resto se divide entre: Brasil, Canadá, Estados Unidos, Finlandia, Mali, México, Namibia, Portugal y Zimbawe (USGS, 2020).

Los salares del norte de Chile, que se ubican entre las regiones de Arica y Parinacota y Atacama, tienen un gran potencial, puesto que constituyen el mayor depósito del recurso litio en salares y permiten su extracción con los menores costos a nivel mundial. Sus salmueras contienen sodio, potasio, litio, magnesio, calcio, cloruros, sulfatos y boratos, principalmente.

En Chile, el mercado del litio es relativamente pequeño en comparación al de otros metales, por lo que éste se negocia directamente entre productores con clientes y no existe una bolsa de metales donde se pueda transar públicamente. En el año 2020 la producción fue 85.000 ton, Chile tiene una participación en el mercado de 23-25 % y que además tiene el 52% de las reservas mundiales, son mercados diferentes siendo ambos igual de importante, sin mencionar que el precio del litio el último año subió 88% y el del cobre un 38%.

A modo de comparación, la producción de cobre aproximada en toneladas en año 2020 fue 5,73 millones y este valor corresponde a un 23% de las reservas mundiales. En la siguiente figura se muestra la comparación con otros mercados.

  • Perspectivas de futuro para el litio en Chile y el mundo

El consumo de litio en autos eléctricos de pasajeros pasó de representar el 18% del consumo agregado de litio en 2016 al 32% en 2019. Se espera al 2030 represente cerca del 80%.

Fuente: Quinteros 2020; Cochilco 2018.  

La electromovilidad requiere distintos productos finales de batería, cada uno con características específicas de diseño, tamaño y capacidad, encuadrados en la misma tecnología de baterías de iones de litio, cuyo uso final aplica a rodados menores, automotores y vehículos pesados, completamente eléctricos o híbridos con motor de combustión interna. La cadena para focalizada en baterías ion litio para electromovilidad puede dividirse en las siguientes secciones o eslabones.

Aguas arriba, las materias primas y su procesamiento implican la intervención de la industria minera mediante actividades de prospección, exploración y extracción y de la industria química para obtención de concentrados y salmueras. Por lo tanto, la elaboración de compuestos a partir de los minerales extraídos es el primer desafío de escalamiento que enfrenta la cadena. Luego, las baterías secundarias destinadas a electromovilidad siguen la tendencia de diseño y construcción a cargo de las propias automotrices (distintas exigencias respecto a electrónica de consumo) y se prevé que la producción de los componentes y las celdas se mantendrá bajo el dominio de los clústeres del Este Asiático. El punto final se relaciona con las aplicaciones de la electromovilidad y por lo tanto, con el sector automotriz que impulsa la demanda del producto.

Chile puede vislumbrar algunas alternativas que le permitan aumentar el valor agregado de su producción de litio. La primera opción que se visualiza es aumentar la producción del hidróxido de litio monohidratado grado batería, cuya demanda está creciendo en forma significativa en la fabricación de cátodos para baterías secundarias que se obtienen por vía húmeda, como el fosfato de Fe y litio y los basados en Li-Ni, por ejemplo, donde se necesita un compuesto de litio soluble como lo es el hidróxido.  Otro producto de litio que podría tener una demanda potencial interesante, aprovechando el desarrollo y almacenamiento solar que se vislumbra, el nitrato de litio, como componente de sales fundidas para el almacenamiento térmico (TES) en plantas de concentración solar de potencia (CSP, por su sigla en inglés).

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