Investigadores de la Universidad de Chile desarrollaron un sistema de membranas que permite obtener hidróxido de litio sin producir previamente carbonato. La innovación, probada en laboratorio, podría simplificar la refinación del mineral y abrir nuevas oportunidades para agregar valor a la industria nacional.

Una nueva tecnología desarrollada en Chile podría transformar una etapa de la refinación del litio destinado a baterías. Investigadores del Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Universidad de Chile lograron obtener hidróxido de litio mediante un proceso que evita una transformación química intermedia, con potencial para reducir costos operacionales y consumo energético.

El avance, cuyos resultados publicó la revista científica Separation and Purification Technology, apunta a uno de los desafíos de la industria nacional: desarrollar tecnologías propias que permitan capturar mayor valor del litio extraído de los salares del norte del país.

Aunque Chile ocupa una posición relevante en la producción de compuestos de litio, gran parte de las etapas posteriores de la cadena industrial se concentra en otros países, especialmente China.

Refinación más simple

El hidróxido de litio es un compuesto utilizado en la fabricación de determinadas baterías de ion-litio, especialmente aquellas con cátodos ricos en níquel y alta densidad energética, presentes en vehículos eléctricos de mayor autonomía.

Actualmente, una de las rutas industriales para obtener este material desde salmueras requiere producir primero carbonato de litio y luego transformarlo en hidróxido mediante nuevas reacciones químicas.

Estas operaciones demandan equipos, reactivos, energía y agua, además de sistemas para separar y manejar los subproductos.

La propuesta del AMTC busca acortar ese recorrido. En lugar de pasar por la producción intermedia de carbonato, utiliza una solución purificada de cloruro de litio para obtener directamente hidróxido de litio.

Humberto Estay, director e investigador principal del AMTC y líder de la investigación, explicó que el método “es una alternativa que podría reducir costos de inversión y operación respecto al método actual, que requiere la producción intermedia de carbonato de litio”.

Membranas y energía

La innovación utiliza un fenómeno denominado diálisis de Donnan, que permite intercambiar determinados iones entre dos soluciones mediante una membrana selectiva.

En términos simples, el sistema separa una solución de cloruro de litio de otra que contiene hidróxido de sodio. La diferencia de concentraciones impulsa el intercambio de iones, lo que permite formar hidróxido de litio sin aplicar un campo eléctrico externo.

Esta característica representa una de las principales ventajas potenciales del desarrollo frente a otras tecnologías de separación.

“A diferencia de la electrodiálisis, este proceso basado en la diálisis de Donnan consume solo energía de bombeo, por lo que se espera una reducción significativa de energía comparado con esa opción”, explicó Estay.

Sin embargo, el equipo todavía debe determinar el consumo energético del proceso industrial completo, incluyendo la preparación de reactivos y las etapas posteriores de concentración y cristalización.

Aplicación en salares

Una de las posibilidades que abre esta investigación es integrar la tecnología a procesos de extracción directa de litio, conocidos como DLE por sus siglas en inglés.

Estos sistemas buscan recuperar el mineral desde salmueras mediante tecnologías selectivas, en lugar de depender exclusivamente de la evaporación solar tradicional.

Según explicó Estay, el nuevo proceso podría incorporarse después de la eliminación de impurezas y antes de la cristalización final del producto.

Esta alternativa resulta relevante para la industria del litio en el norte de Chile, donde el desarrollo de nuevas tecnologías de extracción y procesamiento forma parte de la discusión sobre competitividad, eficiencia y sostenibilidad.

No obstante, su implementación en operaciones reales dependerá de nuevas pruebas que permitan evaluar su comportamiento fuera del laboratorio.

El avance llega en un momento en que Chile busca fortalecer su participación en la cadena de valor de los minerales estratégicos. Las próximas pruebas permitirán establecer si esta tecnología puede pasar del laboratorio a las plantas industriales y contribuir a una refinación de litio más eficiente.

Desafíos del escalamiento

Los investigadores complementaron los experimentos con un modelo matemático que permite estudiar el transporte de iones y analizar las condiciones que influyen en el rendimiento del sistema.

Entre las variables identificadas figuran las concentraciones de las soluciones y la relación de volumen entre los compartimentos separados por la membrana.

Los resultados constituyen una primera base para diseñar equipos de mayor tamaño, pero todavía existen desafíos técnicos.

El equipo deberá estudiar la transferencia de impurezas, la estabilidad de las membranas y el comportamiento del proceso bajo condiciones de operación continua.

“Se deben realizar aún estudios de reducción de transferencia de impurezas, estabilidad de membranas, antes de avanzar en escalamiento. Para ello se requieren fondos de investigación y desarrollo, que estamos analizando cómo conseguir”, señaló Estay.

El siguiente paso contempla optimizar el sistema en laboratorio y buscar financiamiento para desarrollar pruebas piloto con soluciones provenientes de operaciones reales.

Valor agregado nacional

La investigación también abre una discusión sobre el papel de Chile en la cadena de valor del litio.

El país participa en la extracción y producción de carbonato e hidróxido de litio, pero mantiene una presencia limitada en la fabricación de materiales electroquímicos, celdas y baterías.

En ese escenario, desarrollar tecnologías propias de refinación podría generar oportunidades para proveedores especializados, fabricantes de equipos, empresas de ingeniería y centros de investigación.

La innovación del AMTC todavía no cuenta con validación industrial. Su competitividad deberá evaluarse considerando costos, consumo de reactivos, recuperación de litio, calidad del producto y desempeño ambiental.

Si las próximas etapas confirman los resultados obtenidos en laboratorio, el sistema podría convertirse en una alternativa para simplificar la producción de hidróxido de litio.