Industria del litio: necesidad de mejora en huella de carbono y consumo de agua
Materias primas en una batería de automóvil, usando un ejemplo de 200 kg. Fuente ISE AG
No importa qué química de batería prevalecerá en los automóviles eléctricos en los próximos años: el litio seguirá siendo un componente insustituible en las baterías de conducción en el futuro. La demanda del metal ligero aumentará drásticamente en los próximos años, y con ella los problemas ecológicos asociados con la minería.
A pesar de la pandemia de Covid y la guerra en Ucrania, la demanda de autos eléctricos está ganando impulso. Sobre todo porque los políticos de numerosos países han fijado una fecha de caducidad para la producción de coches de combustión: la UE ha fijado una fecha límite de 2035.
En 2022, habrá más de 17 millones de coches eléctricos (incluidos los híbridos enchufables) en las carreteras de todo el mundo, la mitad de ellos en China. En 2021, el número de nuevos registros en todo el mundo fue de siete millones. En Alemania, el gobierno federal quiere duplicar la cantidad de vehículos eléctricos a 2030 millones para 15. Según la Agencia Internacional de la Energía, para lograr la neutralidad climática global para 2050, dos mil millones de autos eléctricos tendrían que estar en las carreteras del mundo.
Cuellos de botella de litio inevitables
Por lo tanto, la electromovilidad es un factor clave de la demanda de litio. Según estimaciones de la industria del litio, tres cuartas partes de la demanda de litio proviene de baterías para autos eléctricos. En 2021, la producción mundial de litio fue de casi 100.000 21 toneladas de metal de litio puro. Un aumento del 2021 por ciento en comparación con el año anterior. El consumo aumentó aún más en 93.000 en un tercio a 2030 toneladas. La firma de analistas Fastmarkets espera que la demanda sea ligeramente superior a la oferta a partir del próximo año. Se espera que esta tendencia se intensifique constantemente hasta 2028. Desde alrededor de XNUMX, muchos analistas esperan una grave escasez de productos de litio con capacidad para baterías.
La electrificación de la movilidad en aras de la protección del clima está provocando una carrera cada vez más agresiva por el acceso al “oro blanco” ante la previsible escasez. Al mismo tiempo, sin embargo, está saliendo a la luz la importancia de que los metales de las baterías se extraigan de una manera respetuosa con el medio ambiente y socialmente responsable. Los fabricantes de automóviles alemanes en particular están muy interesados en el litio sostenible, sobre todo por la ley de la cadena de suministro. Porque los autos “limpios” son tan limpios como su cadena de suministro. Entonces, ¿de dónde proviene el litio de los automóviles eléctricos fabricados en Alemania y qué huella deja la extracción y el procesamiento posterior? Según la empresa, el litio en los vehículos eléctricos de Mercedes Benz AG y del Grupo Volkswagen proviene de Australia y Chile, mientras que BMW proviene de Australia y Argentina.
Spodumene, un mineral que contiene litio
Más de la mitad del "oro blanco" extraído en todo el mundo proviene actualmente de Australia, donde el año pasado se extrajeron 55.000 toneladas de litio. El litio se extrae del espodumeno, un mineral que contiene litio, en la minería clásica a cielo abierto. Con un salario del seis por ciento, los depósitos australianos son muy atractivos. Australia Occidental también alberga la mina de litio más grande del mundo, Greenbushes, propiedad de estadounidenses, chinos y australianos. El gigante químico estadounidense Albermarle posee el 49 por ciento, el productor chino de litio Tianqi el 26,01 por ciento y la minera australiana IGO el 24,99 por ciento. El Servicio Geológico de Estados Unidos estima las reservas de Australia en 5,7 millones de toneladas.
Por barco diesel a China
Sin embargo, el mineral de litio aún no se ha procesado en Australia. Es traído a China por barcos que funcionan con diesel. Para que el litio sea adecuado para las baterías, el mineral se calienta a 1000 grados centígrados en plantas de conversión de uso intensivo de energía, generalmente alimentadas con carbón, y se trata con productos químicos para obtener carbonato de litio o hidróxido de litio.
Según cálculos de Roskill, se emiten nueve toneladas de CO2 por tonelada de carbonato de litio refinado equivalente (LCE). Con el aumento de la demanda de litio en esta década, Roskill proyecta que las emisiones de carbono de la producción de litio se multiplicarán por seis para 2. Aunque la producción de automóviles eléctricos es más intensiva en CO2030 que la de los automóviles de combustión, muchos estudios llegan a la conclusión de que reducen la mochila de CO2 a lo largo de la vida útil del automóvil y, en general, son más amigables con el clima que los motores de combustión. Sin embargo, quedan preguntas sin respuesta, como qué tan eficiente será la producción de baterías y qué fuentes de energía se utilizarán para cargar el creciente número de autos eléctricos. Además, según la recomendación del fabricante, las baterías deben reemplazarse cada ocho o diez años.
Después de todo, el balance de CO2 del litio australiano pronto podría mejorar durante el transporte. Desde mayo, la empresa conjunta chino-australiana Tianqi Lithium Energy Australia ha sido la primera refinería de litio de Australia en producir hidróxido de litio. El competidor estadounidense Albermarle también construyó una refinería de litio 100 kilómetros al norte de la mina Greenbushes. Pero pasarán algunos años antes de que ambas refinerías puedan procesar suficiente capacidad y muchas toneladas de mineral de litio habrán salido de los puertos australianos hacia China.
La huella de carbono del litio está creciendo
El Laboratorio Nacional de Argonne, un instituto de investigación del Departamento de Energía de EE. UU., sitúa la proporción de emisiones de CO2 del carbonato de litio en una batería de iones de litio en alrededor del cuatro por ciento. La consultora de gestión Minviro, que se especializa en análisis de ciclo de vida para la minería, refiere pronósticos de mercado que asumen que el carbonato de litio será reemplazado cada vez más por hidróxido de litio en el futuro porque asegura un mayor alcance debido a la mayor densidad de energía. Para la obtención de hidróxido de litio son necesarios procesos adicionales, que se asocian a un mayor consumo energético y por tanto a mayores emisiones.
Sin embargo, las emisiones de la producción de hidróxido de litio varían mucho según la fuente de litio. En un análisis de ciclo de vida, Minviro calculó las emisiones para diferentes fuentes. El hidróxido de litio grado batería, que proviene de los salares de Argentina, se destaca con ocho toneladas de CO2 por tonelada. Con 15 toneladas, el hidróxido de litio de la espodumena australiana tiene emisiones que son casi el doble. Si la industria del litio no logra reducir significativamente las emisiones de carbono durante la producción, la proporción que se le atribuye al litio en una batería aumentará de cuatro a 20 a 30 por ciento.
Estrés hídrico en el triángulo del litio
La producción de litio en América del Sur se considera más respetuosa con el clima. El 70 por ciento de las reservas mundiales de litio se encuentran en el llamado triángulo de litio, que se extiende a lo largo de las mesetas secas de Chile, Argentina y Bolivia. El metal ligero se obtiene aquí del agua salada que se bombea desde una profundidad de varios cientos de metros a la superficie en cuencas de evaporación. El contenido de litio de la salmuera está muy por debajo del uno por ciento. Se necesitan hasta doce meses para que se evapore suficiente agua antes de que el contenido de litio aumente al seis por ciento. Aunque el proceso de evaporación lleva mucho tiempo, solo utiliza energía solar natural, lo que tiene un efecto positivo en el balance de CO100. Se produce en el sitio una etapa preliminar de carbonato de litio apto para baterías, la mayor parte del cual también se envía a China para su procesamiento. Si bien la huella de carbono es solo un tercio de la del litio de la espodumena australiana, la extracción solar ejerce presión sobre los sistemas de agua en el área extremadamente árida. Se utilizan hasta dos millones de litros de agua por una tonelada de litio.
El Triángulo del Litio dentro de la zona árida de América del Sur
El 70 por ciento del litio derivado de la salmuera proviene de áreas clasificadas como de alto riesgo para el agua por el Water Risk Atlas del World Resource Institute. Los residentes, en su mayoría indígenas que han vivido al borde del desierto del cultivo y la cría de animales durante siglos, se han quejado de la escasez de agua desde que se extrae litio a gran escala. Entre 2000 y 2015, se extrajo de la región de Atacama un 21 % más de agua que la suministrada por lluvia o agua de deshielo.
Sistemas de agua subterránea de caja negra
Los residentes también están observando una disminución en el número de flamencos, que tienen su hábitat en los lagos salados a altitudes de hasta 4000 metros. Los animales, que están adaptados a aguas muy saladas, se reproducen allí y se alimentan de camarones en salmuera. Un estudio realizado por investigadores británicos publicado este año ahora confirma las observaciones de los residentes. Según los autores, el número de animales en el Salar de Atacama, donde se concentra la minería del litio, ha disminuido entre un diez y un doce por ciento. Atribuyen la pérdida a la extracción de litio porque, según los investigadores, la cantidad de flamencos se ha mantenido constante en áreas comparables donde no se extrae litio. La minería cambia las concentraciones de sal en los salares, lo que afecta el ecosistema.
Los científicos también sospechan que la eliminación de grandes cantidades de agua salada tiene un impacto negativo en los depósitos de agua dulce vecinos porque se hunden y se salinizan. Las empresas Albermarle y SQM, que explotan litio en Chile, niegan que la caída del agua tenga algo que ver con la producción de litio. Si bien Chile ha experimentado una sequía históricamente única durante doce años, apenas existen estudios que aborden la investigación de los sistemas de aguas subterráneas y los efectos de la minería de litio.
Los fabricantes de automóviles alemanes Mercedes-Benz, Volkswagen y BMW están tratando de arrojar luz sobre partes de sus cadenas de suministro encargando estudios y entablando un diálogo con las partes interesadas locales. Este año, la Universidad de Massachusetts Amherst y la Universidad de Alaska Anchorage publicarán un estudio encargado por BMW y BASF. Ella llega a la conclusión de que la extracción de agua salada durante la extracción de litio no se correlaciona con los cambios en las aguas superficiales o subterráneas. Los autores encontraron que el agua en los ecosistemas tiene más de 65 años. Esto significa que los sistemas de agua están respondiendo a los cambios en el uso del agua y el clima mucho más lentamente de lo que se pensaba. Pueden pasar décadas antes de que los efectos de la minería de litio se puedan ver en los sistemas de agua, lo que requiere una estrecha vigilancia.
A diferencia de Chile, donde se extrae litio desde la década de 1980, la minería de litio a gran escala es relativamente nueva en la vecina Argentina. Desde 2015, una empresa conjunta entre la empresa minera australiana Allkem, el comerciante de metales japonés Toyota Tsusho y el gobierno regional produce litio en el Salar Olaroz-Cauchari. También hay una serie de proyectos mineros en trámite. Los vecinos del Salar Olaroz-Cauchari ahora también se quejan de problemas con el suministro de agua. Junto a científicos y organizaciones no gubernamentales, piden una moratoria a la minería de litio en Argentina hasta que se hayan estudiado mejor los sistemas de aguas subterráneas y los efectos de la minería de litio. Pero el gobierno del estado altamente endeudado tiene un gran interés en ganarse la vida con la minería del litio. Fue solo este año que la empresa estatal de gas y petróleo YPF decidió explotar litio en Fiambala, en el oeste de la provincia de Catamarca.
BMW confía en DLE
DLE, Direct Lithium Extraction, se considera una alternativa más respetuosa con el medio ambiente a las cuencas de evaporación. La empresa estadounidense Livent ha estado utilizando este método con éxito durante muchos años en el Salar de los Muertos en Argentina. El método asegura un uso sostenible del agua y minimiza el impacto en los ecosistemas locales, destaca BMW Group, que firmó un contrato de suministro plurianual con Livent en 2021 por valor de 285 millones de euros. Además, Livent, cuyos clientes incluyen a Tesla, proporciona datos importantes sobre el estudio iniciado por BMW sobre minería de litio responsable, según el grupo.
DLE comprende una serie de técnicas diferentes en las que el litio se extrae de la salmuera. Estos incluyen precipitación química, adsorción, extracción por solvente o tecnologías de membrana. El desafío es que DLE debe adaptarse a la fuente de litio respectiva, ya que la composición mineral de las salmueras varía mucho. Por lo tanto, el procedimiento de vida no puede transferirse uno a uno a otros salarios. Livent es una de las pocas empresas que produce litio comercialmente utilizando DLE. Empresas como la australiana Vulcan Energy, que quiere extraer litio en el Rheingraben alemán, siguen buscando la tecnología DLE adecuada que también se pueda utilizar a gran escala.
Instituto de Tierras Raras y Metales, noviembre de 2022
