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Las baterías de Ion litio y el Nobel de Química 2019
Aprovechamos la entrega del premio otorgado por la Real Academia de las Ciencias de Suecia a tres reconocidos científicos para contarte sobre el litio: su historia, sus aplicaciones y el rol que podría jugar la Argentina en el futuro a partir de sus grandes reservas en el norte del territorio. 
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Lo llaman el oro blanco del siglo XXI y según estimaciones solo se registran sobre la superficie terrestre 14 millones de toneladas dispersas en pocos países. El litio, el metal más liviano de la tabla periódica, fue el material que el británico Stanley Whittingham empleó, en los años 70 en plena crisis del petróleo, para desarrollar una primera batería de dos voltios. Pero este primer paso tenía un problema: al estar hecha con litio metálico, esa batería se volvía reactiva y, por ende, susceptible de ser explosiva. Ahí es cuando aparece el estadounidense John Goodenough, una década después, para reemplazar ese material por óxido de cobalto intercalado con iones de litio para volver a esta tecnología mucho más viable y potente. 

Finalmente y para cerrar este camino virtuoso, el japonés Akira Yoshino trabajó en reducir el peso de estas baterías y hacerlas más resistentes para que sean capaces de ser cargadas y recargadas las veces que sea necesario. Esto fue lo que permitió que dichas baterías sean aptas para su comercialización y a principios de los 90 Sony las implemente por primera vez en sus dispositivos. Goodenough, Whittingham y Yoshino, a partir del desarrollo de las baterías de iones litio, crearon las condiciones necesarias para una sociedad inalámbrica y libre de combustibles fósiles. En un presente donde el cambio climático y la necesidad de obtener nuevas fuentes de energía basadas en un “paradigma recargable” es un tema de debate, el reconocimiento a estos tres científicos con el Premio Nobel de Química 2019 toma sentido. 
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El 10 de diciembre se realizará en la Sala de Conciertos de Estocolmo, la ceremonia de premiación y los galardonados se repartirán los nueve millones de coronas suecas, cifra que ronda el millón de dólares. Pero volvamos al litio: su presencia en las baterías ha transformado la forma en la que nos comunicamos; ha sido en parte responsable de que los celulares, las tablets y las computadoras sean cada vez más pequeños, lo cual habilitó la consolidación de la electrónica móvil. Pero esto no es todo, se prevé aún que su demanda se incremente exponencialmente en los próximos años por el rol fundamental que cumplirá en la implementación masiva de los autos a propulsión eléctrica en reemplazo de los motores de combustión interna (un auto utiliza el equivalente de litio presente en 15 mil celulares).

Descubierto en 1817, el litio empezó a producirse comercialmente 110 años después y su primera gran demanda ocurrió durante la Guerra Fría para controlar el proceso de fusión nuclear, en el que cumplía el papel de insumo combustible. Sin embargo, su utilización a gran escala comenzó con la industria de las baterías cuando reemplazó al níquel como sustrato químico básico, representando hoy cerca del 95% de las baterías en circulación. Ahora la pregunta es, ¿dónde entra la nanotecnología en todo esto? Para empezar se podría decir que las baterías de ion-litio, que usamos hoy en día en los celulares y computadoras portátiles, fueron posibles, como mencionamos al comienzo, a partir del salto tecnológico significativo que, al combinar materiales como el óxido de cobalto-litio, el fosfato-hierro-litio, el óxido de litio-manganeso y el níquel-litio – todos con estructuras nanométricas -, permitieron aumentar la capacidad y velocidad de carga y recarga de las baterías, mejorando las alternativas preexistentes de este componente.

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Así como la nanotecnología interviene en el desarrollo de un producto final o intermedio como son las baterías, también puede intervenir en otras de las etapas de la “cadena productiva del litio”, como es su extracción. Hay dos grandes fuentes para obtener litio: minerales como el espodumeno o salares de altura, mucho más ricos en cantidad y fácil y económico de obtener. Sin embargo, ese proceso no es sencillo; en la superficie y las capas siguientes de los salares predominan mayormente compuestos como el cloruro de sodio – sal de mesa – y cloruro de potasio y solo hay a razón de un gramo de cloruro de litio por litro. Los métodos usados actualmente son bastante antiguos y consisten en la colocación de la salmuera, extraída del suelo del salar, en piletas de gran tamaño y poca profundidad, que al interaccionar con la radiación solar, evapora el agua y, por diferencia de solubilidad, van precipitando seguidamente el cloruro de sodio, el cloruro de potasio y queda, finalmente, el cloruro de litio que deberá seguir siendo tratado para su transformación en carbonato de litio y extracción definitiva.

Sin embargo, este método tiene dos problemas importantes: la utilización excesiva de millones de litros de agua en el desierto y la generación de grandes cantidades de desechos. ¿Hay alguna forma alternativa de obtener litio evitando estos inconvenientes? Hace un par de años, un grupo de investigadores del INQUIMAE (CONICET-UBA), a cargo del Dr. Ernesto Calvo planteó la idea de replicar el funcionamiento de las baterías para obtener litio de salmuera: a partir de una celda electrolítica - que funcionaría como una esponja - , podrá hacer que sus dos electrodos capten de la salmuera, uno de ellos litio y el otro cloruro, de forma selectiva –evitando el potasio y el sodio – sin usar agua ni agregar químicos, siendo más eficiente y rápido de obtener. Sumado a eso, al funcionar como una batería, este método tiene la capacidad espontánea de generar energía, haciendo al proceso de extracción más sustentable. Esta idea que fue patentada por el CONICET en 2017 actualmente se encuentra en proceso de escalado.

De las reservas mundiales conocidas de litio, la Argentina, Bolivia y Chile se reparten el 65% del total; los salares del Hombre Muerto, Olaroz y del Rincón en Argentina, Uyuni en Bolivia y Atacama en Chile constituyen lo que se conoce como el “Triángulo del Litio”. En nuestro país hay una gran cantidad de actores que intervienen o tienen posibilidades de hacerlo en la cadena del litio. ¿Podrá la Argentina extraer litio de una mejor manera? ¿Podrá darle valor agregado a ese commodity que tiene en abundancia? Son preguntas que todavía esperan una respuesta.