La creciente demanda de baterías ha llevado a la comunidad científica a explorar nuevas formas de obtener litio, especialmente del mar. Este enfoque resulta atractivo debido a la presión que enfrentan los yacimientos terrestres y el impacto ambiental asociado a su explotación. Los océanos representan una vasta fuente de litio aún no aprovechada a gran escala.
Recientemente, un grupo de investigadores de China ha presentado un dispositivo innovador que no solo facilita la extracción de litio del mar, sino que también desalinizan el agua simultáneamente. Este avance, publicado en la revista Device, responde a la creciente necesidad de litio para satisfacer el aumento en la producción de vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía.
Los océanos contienen aproximadamente 230.000 millones de toneladas de litio, aunque su baja concentración, que es de solo 0,2 miligramos por litro de agua marina, plantea un gran desafío técnico. La presencia de sodio, que supera los 12.000 miligramos por litro, complica aún más la extracción. Las técnicas anteriores, como la intercalación electroquímica y la nanofiltración, han tenido limitaciones significativas debido a la interferencia de estos iones.
El nuevo dispositivo, denominado extractor basculante solar (SPSE, por sus siglas en inglés), presenta un diseño innovador en forma de sándwich. Este sistema cuenta con una capa hidrofilia que adsorbe litio, situada entre dos capas hidrofóbicas que poseen propiedades fototérmicas. El proceso se basa en la energía solar para evaporar el agua, lo que genera un flujo capilar que transporta los iones de litio hacia la capa central del dispositivo.
Los investigadores explican que «en el SPSE, la estera nanofibrosa hidrófila actúa como una bomba capilar para el transporte de iones y como depósito para la captura de Li+». Este mecanismo permite que, a medida que se acumulan sales en la parte superior, el peso provoque un movimiento oscilante. Cuando el extremo cargado se sumerge, las sales se disuelven, permitiendo que el dispositivo retome su posición inicial y comience un nuevo ciclo.
Gracias a este diseño, el sistema logró incrementar la concentración de litio en 15,5 veces, logrando una separación entre litio y sodio superior a 370.000. Este rendimiento ha sido comparado con modelos tradicionales, revelando que el extractor basculante puede captar un 69% más de litio en un periodo de ensayo de 120 horas. La combinación de evaporación solar y autolimpieza mecánica resulta crucial para evitar obstrucciones por acumulación de sal.
Además, el agua obtenida del proceso puede alcanzar estándares de potabilidad, lo que amplía significativamente el potencial del dispositivo en regiones con escasez hídrica. Esta innovación representa una alternativa más sostenible en comparación con la minería terrestre, que a menudo conlleva un alto consumo de agua y alteraciones en los ecosistemas.
A pesar de los resultados prometedores en laboratorio, el dispositivo enfrenta desafíos. La durabilidad de los tamices utilizados para la captura de litio ha mostrado una degradación significativa tras varios ciclos de uso. Los investigadores sugieren la posibilidad de utilizar materiales más estables, como el titanio. También será fundamental adaptar el sistema para que funcione eficazmente en las variadas condiciones del océano.
En resumen, el desarrollo del extractor basculante solar podría cambiar la forma en que se obtiene el litio del mar, permitiendo un suministro más sostenible y eficiente de este recurso vital.
