Litio: futuro posible para Chile

El litio es un importantísimo elemento que por lo general se utiliza en la fabricación de baterías recargables, pero además su uso futuro más importante está en las centrales atómicas, debido a la gran capacidad térmica de este elemento. En el reactor atómico, el calor desarrollado por la reacción  de desintegración de los núcleos de    y  ,  se transmite a un moderador que frena los neutrones irradiados con la energía liberada en la reacción. El Litio es ideal en su uso como moderador el cual al absorber la energía de los neutrones aumenta su temperatura. Este calor es posteriormente transmitido por medio de un transmisor térmico a agua, la cual al evaporarse hace funcionar una turbina que posteriormente produce electricidad con ayuda de  dinamos eléctricos. Los sistemas para el aprovechamiento de la  energía atómica son  diferentes en dependencia de la aplicación, ya sea en una central nuclear o en un submarino atómico. El Litio también puede ser utilizado en las reacciones secundarias para la fusión nuclear con una liberación de energía superior en unas mil veces a la lograda en la fisión del    o  . Se espera en los próximos 10 – 20 años tener un reactor termonuclear en funcionamiento. Grandes estudios está llevando a cabo la Comunidad Europea por ejemplo en el Proyecto ITER en Francia.

Una  aplicación de grandes perspectivas económicas en un futuro próximo es el posible uso de baterías recargables basadas en Ion Li en automóviles eléctricos. Ya se imaginan el mercado para tal producto. Al parecer actualmente la eficiencia no es muy alta, ya que hay que recargar las baterías cada 100 – 150 km. Pero el mejoramiento de materiales, optimización de los motores y electrónica de control a usar en un futuro próximo dará una eficiencia que permitirá llegar a unos 500 km por carga, lo que ya podría ser competitivo con la puesta de benzina en un automóvil. Se tiene conocimiento que Toyota ha probado vehiculos capaces de andar 450 km con una sola carga de las baterías. Muchas compañías que fabrican automobiles están arduamente trabajando en esta area, entre ellas la compañia sueca Volvo.

El litio es el elemento químico con número atómico 3  en el sistema periódico de elementos químicos de Mendeleev. Li esta ubicado en el grupo 1, entre los elementos alcalinos por lo que es univalente. Es un metal blando de color blanco plata que se oxida rápidamente en aire o agua, poniéndose de color negro.

El litio es el elemento solido mas ligero, con una densidad igual a la mitad de la densidad del agua y se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, como la anteriormente descrita en relación con la transmisión de calor en una planta nuclear debido a su alto calor específico; en baterías eléctricas recargables, debido a su elevado potencial electroquímico por lo que  constituye un adecuado ánodo para estas baterías, especialmente las recargables. Las sales de Litio tienen amplia aplicación en la medicina para tratamiento  de depresión  y manía. Entre otras, Litio bombardeado con neutrones produce tritium lo que es utilizable en la bomba de hidrógeno (Lithium deuteride).

Debido a su alta actividad química no se encuentra libre en la naturaleza, sino que en forma de sales. El cloruro de litio y el bromuro de litio tienen una elevada higroscopicidad por lo que son excelentes secantes. El segundo se emplea en bombas de calor de absorción, entre otros compuestos como el nitrato de litio. El estearato de litio es un lubricante de propósito general en aplicaciones a alta temperatura. El litio es un agente aleante empleando en la síntesis de compuestos orgánicos. El hidróxido de litio se usa en las naves espaciales y submarinos para depurar el aire extrayendo el dióxido de carbono. Es componente común de las aleaciones de aluminio, cadmio, cobre y manganeso empleadas en la construcción aeronáutica.

En la mayoría de las baterías de Li,  se usa Li metálico  en el ánodo y el cátodo esta formado por dióxido de magnesio, con una sal de Li disuelta en un solvente orgánico. Por lo general estas baterías producen el doble de voltaje (1.5 – 3.7 voltios) que baterías alcalinas o basadas en Zi C. En el caso de las así llamadas baterías Li Ion, el ion de Li se desplaza entre el ánodo y el cátodo en dependencia de si se carga o se descarga. En este caso el ánodo y el cátodo están formados con elementos basados en Li, el cual puede emigrar desde el uno al otro.

El mercado del litio está formado por un reducido número de grandes empresas que suministran las materias primas iníciales, formadas básicamente por: concentrados de minerales de Li y Li2CO3, obtenido de salares con una concentración de 99,1 % mínimo. Los productos más vendidos en estos últimos años, son: Li2CO3, LiOH y Li metálico. Se estima que el producto de mayor venta para el futuro, será el litio metálico. Obtención de estos tres productos principales:

1.    Li2CO3, es el producto base que se obtiene de las mayores fuentes naturales, Salares y Minerales de Litio

2.    LiOH: Este producto se obtiene de la reacción Li2CO3+Ca(OH)22LiOH+CaCO3.

3.    Litio Metálico: el litio metálico, se obtiene por un proceso similar a la obtención del sodio: por electrólisis del LiCI fundido. El electrolito, se compone de una mezcla de 55 % en peso de LiCI y 45 % en peso de KCl. La mezcla se mantiene a 460 … 500 °C de temperatura en el interior de una celda electrolítica de acero de bajo contenido de carbono. La caja de acero que contiene el electrolito fundido, está colocada a su vez en el interior de una estructura de ladrillo refractario. Esta caja se calienta exteriormente con mecheros ubicados entre la caja de acero y la estructura de ladrillo refractario. Los cátodos son de acero y los ánodos barras de grafito. La eficiencia eléctrica es de 80 % y la recuperación de litio es de 98 % en peso, calculados en base al litio contenido en el LiCI.

Nuestro país, primer productor de litio en el mundo no ha sabido sacar partido a su liderazgo en producción y reservas, ya que debiera aprovechar esta situación para industrializar el litio, construyendo plantas de fabricación de baterías Ion Li, directamente en las cercanías del salar, y en vez de exportar litio exporte las baterías hoy necesarias para los automóviles, computadores, celulares, etc… Creo que en Chile contamos con técnicos y científicos capaces de desarrollar toda esta tecnología.

Por Guillermo Andler O.

Doctor en Física
Suecia