Pesquisadores da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, lançaram recentemente uma tecnologia inédita, que promete extrair lítio — um componente essencial das baterias de automóveis elétricos — a partir de salmouras de lagos altamente salinos a um custo 40% inferior ao método dominante atualmente. Com isso, o preço de mercado do minério poderá cair até 75%.
De acordo com o estudo publicado em Revista Matériaa nova estratégia de extração de lítio, denominada “eletrodiálise de casal redox (RCE)”, ofereceria maior confiabilidade e sustentabilidade em termos de uso de água, produtos químicos e terra do que os processos tradicionais, chamados de “lentos, caros e ambientalmente insustentáveis”.
CER é um tipo de eletrodiáliseuma técnica originalmente usada no tratamento e dessalinização da água do mar. Foi somente no início dos anos 2000 que esse processo eletroquímico de remoção de íons dissolvidos de uma solução começou a ser utilizado para extrair lítio de salmouras, antes feito por evaporação solar e precipitação química.
O que a equipe de Stanford trouxe foi uma mudança no funcionamento dos eletrodos da célula química que aplica eletricidade à salmoura. Em vez de duas reações eletroquímicas de meia célula, eles usaram apenas uma em ambos os eletrodos. Ou seja, o hidrogénio produzido de um lado é consumido do outro, criando um ciclo contínuo e autossustentável.
Os desafios do lítio
Componente crítico na transição para uma economia verde, o lítio tornou-se rapidamente um dos elementos mais procurados do planeta. Um relatório de 2022 da empresa de consultoria McKinsey & Co prevê um aumento na procura do metal alcalino, de 500.000 toneladas métricas de equivalente de carbonato de lítio em 2021, para entre três e quatro milhões de toneladas métricas em 2030.
Embora a expectativa seja que a indústria do lítio seja capaz de fornecer produto suficiente para abastecer a crescente indústria de baterias de íons de lítio, existe a preocupação de que as principais fontes de abastecimento do metal, salmouras de lagos salgados e minérios de alto teor, apresentem algumas limitações ao produção esperada.
Hoje, a maior parte do lítio produzido no mundo ainda vem de rochas, principalmente de depósitos de espodumênio, um mineral de silicato contendo lítio encontrado principalmente na Austrália. A outra fonte significativa do metal alcalino são as salmouras em lagos secos, encontradas na região do Triângulo do Lítio da América do Sul (Chile, Argentina e Bolívia).
Contudo, qualquer que seja o método de prospecção, a sua adaptabilidade é limitada. No primeiro caso, pela dependência das características geológicas específicas de cada local mineiro. No caso da extração de lítio de salmouras, o atual processo natural de evaporação depende de alguns fatores climáticos, como luz solar abundante e baixa umidade.
As vantagens da nova tecnologia RCE
Num comunicado de imprensa, o coautor do estudo, Ge Zhang, reconhece que as técnicas para extrair diretamente lítio de salmouras estão em desenvolvimento há vários anos, mas todas enfrentam algumas desvantagens, como “a incapacidade de operar continuamente, custos elevados de energia ou custos relativamente baixos de energia”. eficiência”. E conclui: “Nosso método parece não ter nenhuma dessas desvantagens”.
Para comprovar isso, o estudo faz uma breve análise técnico-econômica que compara os custos atuais da extração de lítio com os da tecnologia RCE. Inicialmente, grandes poupanças resultam da eliminação da necessidade de lagoas de evaporação solar em grande escala, que são difíceis de construir e caras de manter. A redução dos custos financeiros inclui poupanças em eletricidade, água e agentes químicos, sem falar na sustentabilidade.
Ao evitar o uso extensivo da terra e o consumo de água dos métodos tradicionais, a abordagem RCE também reduz o impacto ambiental da produção de lítio.
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Além disso, o novo método também se mostrou mais “eclético”, trabalhando com diferentes tipos de águas salinas, inclusive as resultantes da produção de petróleo. Mesmo a extração de lítio da água do mar, atualmente inviável com abordagens tradicionais devido às baixas concentrações do elemento, poderia ser utilizada, embora isso não tenha sido demonstrado no presente estudo.
A escalabilidade do RCE e o futuro do lítio
A expectativa dos autores é que sua abordagem RCE custe entre US$ 3.500 e US$ 4.400, o equivalente a R$ 20 mil a R$ 25 mil por tonelada de hidróxido de lítio de alta pureza, capaz de ser facilmente convertido em carbonato de lítio, preferido na produção de hidróxido de lítio de alta pureza. baterias de íon de lítio de alto desempenho para veículos elétricos. Os custos atuais de produção para extrair lítio da salmoura são de US$ 9,1 mil (R$ 51,4 mil) por tonelada.
O preço atual do carbonato de lítio está em torno de US$ 15 mil (R$ 85 mil), após atingir US$ 80 mil no final de 2022. Para atender esse mercado altamente instável, a escalabilidade da abordagem RCE se mostrou promissora em experimentos. Mesmo aumentando a escala quatro vezes, a nova tecnologia provou ser produtivaenergeticamente eficiente e com alta seletividade ao lítio.
Na verdade, a tecnológica testou duas versões: uma com extração de lítio mais rápida e maior consumo de eletricidade, e outra mais lenta e com menor consumo. Porém, a extração mais lenta proporcionou, além de menores custos, uma membrana mais estável para extrair o lítio ininterruptamente e por mais tempo do que a extração mais rápida.
Eles continuam realizando mais testes, inclusive com outros materiais promissores para a membrana. Para o primeiro autor do artigo, Rong Xu, “À medida que a nossa investigação continua, pensamos que o nosso método poderá em breve passar do laboratório para aplicações industriais em larga escala”.
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