O lítio, essencial para as baterias dos veículos elétricos, é atualmente extraído por métodos caros e poluentes. Uma equipe de pesquisadores propõe uma alternativa eletroquímica, mais limpa e eficiente, que poderia reduzir os custos em 35% e as emissões de CO₂ em 75%.
Essa inovação, desenvolvida por cientistas da Universidade Estadual da Pensilvânia, baseia-se em um processo eletroquímico que evita temperaturas extremas e produtos químicos agressivos. Ao combinar uma corrente elétrica e peróxido de hidrogênio, eles conseguem extrair o lítio diretamente do minério de espodumênio, com uma eficiência comparável aos métodos tradicionais.
As limitações dos métodos atuais
Atualmente, 70% do lítio é extraído a partir de salmouras, um processo lento que seca os solos e destrói os ecossistemas. O outro método, baseado no tratamento de minérios, exige temperaturas que atingem 1.100 °C e ácidos concentrados, o que gera um alto consumo de energia e riscos ambientais.
Essas técnicas, embora eficazes, são incompatíveis com os objetivos de sustentabilidade. A demanda crescente por lítio, essencial para a transição energética, exige soluções mais respeitosas ao meio ambiente e economicamente viáveis.
O princípio do método eletroquímico
A nova abordagem utiliza um campo elétrico para liberar os íons de lítio do espodumênio, sem a necessidade de altas temperaturas ou produtos químicos agressivos. O peróxido de hidrogênio atua como um catalisador, facilitando a reação e melhorando a eficiência do processo.
Esse método atinge uma taxa de extração de 92,2%, comparável às técnicas tradicionais, ao mesmo tempo que reduz significativamente os custos energéticos e as emissões de CO₂. Ele abre caminho para uma produção de lítio mais sustentável e rápida.
a) Esquema do funcionamento do coletor de corrente modificado, otimizando a superfície e a condutividade para melhorar a reação.
b) Comparação da temperatura e da eficiência dos métodos de lixiviação, incluindo a influência dos agentes químicos e da pressão.
c) Análise dos custos dos métodos tradicionais e eletroquímicos, sem incluir mão de obra e infraestrutura.
d) Avaliação das emissões de CO₂ dos dois métodos, considerando uma eletricidade proveniente de fontes fósseis. As vantagens econômicas e ambientais
Ao eliminar a necessidade de aquecer os minérios a temperaturas extremas, esse método reduz os custos operacionais em 35,6%. Ele também diminui as emissões de CO₂ em 75,3%, graças a um consumo de energia otimizado e à ausência de gás natural no processo.
Essas economias poderiam refletir no preço das baterias, tornando os veículos elétricos mais acessíveis. Além disso, essa tecnologia reduziria a dependência dos países dominantes na produção de lítio refinado, como a China.
As perspectivas futuras
Os pesquisadores estão agora trabalhando para melhorar o processo, permitindo a recuperação direta do lítio em forma sólida, pronta para ser usada na indústria. Essa etapa é essencial para tornar o método viável em grande escala.
Se esses trabalhos forem bem-sucedidos, essa inovação poderia transformar a indústria do lítio, alinhando produção e objetivos ambientais. Ela representa um avanço importante para a transição energética e a luta contra as mudanças climáticas.
Para saber mais: O que é a eletroquímica aplicada à extração de lítio?
A eletroquímica é um ramo da química que estuda as reações entre a eletricidade e as substâncias químicas. No contexto da extração de lítio, ela permite liberar os íons de lítio dos minérios sem recorrer a temperaturas extremas ou produtos químicos agressivos.
Esse método baseia-se na aplicação de uma corrente elétrica a um minério, como o espodumênio, imerso em uma solução contendo um catalisador, como o peróxido de hidrogênio. A corrente facilita a separação dos íons de lítio, tornando o processo mais eficiente e menos energético.
Ao contrário das técnicas tradicionais, a eletroquímica não exige aquecer os minérios a temperaturas acima de 1.000 °C. Ela reduz, assim, o consumo de energia e as emissões de CO₂, além de minimizar os resíduos químicos.
Essa abordagem abre novas perspectivas para a indústria de mineração, alinhando a extração de recursos e o respeito ao meio ambiente. Ela também poderia ser aplicada a outros metais críticos, essenciais para a transição energética.
O que é o espodumênio e por que ele é importante para o lítio?
O espodumênio é um minério rico em lítio, composto principalmente de silicato de alumínio e lítio. Ele é uma das fontes mais importantes de lítio, usado na fabricação de baterias para veículos elétricos e dispositivos eletrônicos.
Esse minério é encontrado em rochas duras, frequentemente extraídas em minas a céu aberto. Tradicionalmente, seu tratamento exige temperaturas extremas e ácidos poderosos para liberar o lítio, o que gera custos elevados e um impacto ambiental significativo.
O espodumênio representa, portanto, um recurso-chave para atender à demanda crescente por lítio, e sua exploração sustentável é essencial para apoiar a transição energética enquanto preserva o meio ambiente.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Nature Communications