CONSERVACIÓN DE LA MATERIA EN LOS PROCESOS SOCIOPRODUCTIVOS
5. Obtención del carbonato de litio y usos industriales, determinación de agentes tóxicos para el cuidado medioambiental.
El litio tiene múltiples aplicaciones: Fabricación de baterías para laptops, celulares y automóviles eléctricos (éstos subirán su demanda en extremo cuando se masifique su producción), aplicaciones médicas para problemas nerviosos, purificación del aire ambiente, en aleaciones para aeronáutica etc. y en el futuro podría usarse en la construcción de reactores de litio, para generar energía eléctrica. El carbonato de litio (Li2CO3) es el compuesto de litio más utilizado; un gramo de litio equivale a 5,32 gramos de carbonato de litio (CL).
Se extrae de salmueras donde existe en sales naturales como en el Salar de Atacama en Chile o en el Salar del Hombre Muerto y otros en Argentina, o de depósitos minerales como del espodumeno de Greenbush en Australia. Gran parte de la producción mundial de litio proviene de salmueras, cuyo costo de producción es mucho menor que de los depósitos minerales (según John McNulty $us 1.500-2300/ton y $us 4.200-4.500/ton respectivamente). Las reservas o los recursos de litio de Bolivia están en salmueras, que tienen una densidad aproximada a 1.200 gramos por litro (g/l), por lo que una concentración de litio de 0,1% en peso equivaldrá a 1.000 partes por millón (ppm) y 1,2 g/l.
Concentración de la sal de litio
La extracción de salmueras de litio se realiza mediante bombeo y su concentración por medio de la adsorción mediante un adsorbente selectivo del litio o de la evaporación en piscinas poco profundas construidas para el efecto. La evaporación además de elevar la concentración de las sales, hace que al saturarse algunas de éstas se vayan precipitando. La adsorción tiene las ventajas de que no es influida por la composición del agua salada (puede tratarse salmueras con bajas concentraciones de litio como experimentalmente se lo hace con el agua de mar), ni por las condiciones meteorológicas del lugar y no se generan muchos residuos y las desventajas que son necesarios reactivos, el equipo de adsorción es caro y complicado y el costo del adsorbente elevado. Las ventajas de la evaporación son que no se consume energía ni se utilizan muchos reactivos químicos, mientras que sus desventajas son la necesidad de usar simultáneamente otro método de separación, la acumulación de residuos y la dependencia de las condiciones meteorológicas del lugar (velocidad de evaporación y lluvias). Habiéndose elegido este último método para el Salar de Uyuni (con el que funcionará la planta piloto ya instalada), solo se hará una breve descripción de éste.
La mayor producción mundial de litio proviene de las salmueras del Salar de Atacama en Chile, donde se utiliza el método de evaporación y del que se tienen datos y muchos factores de operación, que permiten su comparación con los del Salar de Uyuni. Las salmueras de Atacama son más ricas que las de Uyuni en litio (también en potasio y boro), por lo que la relación Mg/Li, nociva para la concentración del litio es de 6/1 y 19/1 respectivamente. Mientras que la evaporación y la pluviometría son de 3.200 mm/año y 10-15 mm/año en Atacama, en Uyuni son de 1.500 mm/año y 200-500 mm/año, vale decir que en Uyuni la evaporación es menor y la lluvia mucho mayor, lo que retardará bastante la evaporación. En Atacama el proceso de evaporación que concentra el litio de 0,15% a 6% (40 veces) dura de 12 a 18 meses, por lo que es de prever que en Uyuni la evaporación dure mucho más, especialmente con lluvias intensas como las ocurridas últimamente que anegaron las piscinas de evaporación de la planta piloto.
El estudio de laboratorio "Tratamiento químico de salmueras del Salar de Uyuni-Potosí" realizado en 1987 en Francia mediante el Convenio UMSA-ORSTOM (Instituto francés de investigación científica para el desarrollo), simulando en 5 vasos las condiciones de las piscinas de evaporación, estableció que precipita primero el cloruro de sodio (NaCl) y casi en seguida el cloruro de potasio (KCl). Como el cloruro de magnesio (MgCl2) no puede ser separado con la evaporación, lo que complica el proceso, se lo precipita como hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) añadiendo cal.
Precipitación y refinación del CL
El cloruro de litio adecuadamente concentrado en los 5 vasos fue lavado con hidróxido de sodio para eliminar las posibles trazas de magnesio y calcio restantes, para finalmente precipitarlo como CL utilizando carbonato de sodio. La recuperación media del litio fue de 80,8% y la pureza media del CL 94,4%.
Tres pruebas de laboratorio recientemente realizadas con 25 litros de salmuera del Salar de Uyuni con 0,107% de litio, en el National Institute of Advanced Industrial Science and Technology del Japón, para la obtención de litio por el método de adsorción, dieron CL con una pureza superior al 99,8% y una recuperación media de 73%. Este método es empleado en el Salar del Hombre Muerto, Argentina, que contiene 0,06% de litio.
El CL obtenido por cualquier método debe ser purificado, secado y cristalizado. A pesar del alto contenido de litio en el Salar de Atacama y la experiencia en su obtención, se indica que su recuperación es del 42%. El CL a utilizarse en la fabricación de baterías para vehículos eléctricos debe tener una pureza de por lo menos 99,95%, por lo que el CL obtenido por precipitación debe ser refinado a través de varias reacciones y etapas de recristalización, en algunos casos mediante una resina de intercambio iónico. Debido a que el proceso de refinación tiene costo y su recuperación es menor luego de cada etapa (en la etapa de refinación se estima en aproximadamente 70%), cuanto mayor la pureza del CL, su precio se incrementa en mucho mayor proporción.
Aunque el método descrito para la obtención de CL parece sencillo, como todo proceso industrial requiere de tecnología y logística adecuadas, de técnicos experimentados y personal entrenado. La evaluación del funcionamiento de la planta piloto permitirá confirmar o cambiar el proceso de concentración de litio mediante piscinas de evaporación.
Los salares son cuencas cerradas donde queda almacenada el agua, donde a lo largo de miles de años se han concentrado minerales y elementos químicos que fueron arrastrados por la lluvia desde las laderas montañosas.
«La existencia de costras sólidas de sal es sólo una característica superficial que está presente en algunos salares, pero no es representativa de la complejidad del sistema. Un salar tiene asociado un cuerpo subterráneo de salmuera que lo alimenta, y tiene diferentes ‘facies’ de sales en profundidad, como cloruro de sodio (halita), cloruros y sulfatos de potasio y magnesio, y otros sulfatos y carbonatos», explica el doctor Fernando Díaz, geólogo forense y ambiental independiente.
Como toda actividad minera, la explotación de litio no deja afuera la preocupación por el impacto ambiental y social de exploración y de extracción. Quizás un debate importante surge de este mineral en particular por ser hoy uno de los elementos primordiales en la evolución de automóviles eléctricos y aparatos electrónicos con bajo consumo energético, y en este sentido, su explotación gana adeptos en la mitigación del cambio climático y en el esfuerzo por revertir el calentamiento global.
El impacto ambiental de la extracción de litio no es por esto de menor envergadura que otros metales, ni tampoco deja de ser un importante factor en la discusión sobre el uso del territorio, cuando existen por ejemplo, reclamos sobre los mismos por comunidades originarias. Es en este sentido por ejemplo, encontramos resistencia de comunidades indígenas en Argentina, que piden la suspensión de varios proyectos de explotación de litio, por encontrarse en sus legítimos territorios.
Los principales impactos ambientales de la extracción de litio no difieren en gran medida de la extracción de otros minerales: consumo y contaminación de agua, impactos en el paisaje, introducción de caminos de exploración en ecosistemas sensibles, instalación de infraestructura, impacto en la flora y fauna de la actividad industrial donde antes no la había, generación de residuos sólidos y químicos, etc.
El litio reacciona con el vapor de agua, con el nitrógeno, el oxígeno y en el aire. Cuando entra en contacto con el ambiente y su superficie forma carbonato de litio, hidróxido de litio y nitrato de litio. Entre ellos el hidróxido de litio es particularmente peligroso debido a su potencialidad extremadamente corrosiva, debiéndose prestar especial atención a su impacto en organismos acuáticos.
En el proceso de producción se presenta un potencial peligro en cuanto a que las sustancias pueden contaminar las aguas subterráneas, reservas de agua potable para comunidades. Algunas alternativas que vemos para minimizar el riesgo de este tipo de contaminación es la producción con aguas ya contaminadas o no aptas para consumo humano. Este es el caso por ejemplo de la planta piloto del Salar de Uyuni de la COMIBOL (Corporación Minera de Bolivia) donde han sustituido partes el agua potable para la producción con agua salina del Río Grande de Lípez.
En zonas del norte argentino y chileno, en las cuales se extrae litio, zonas extremadamente áridas, el uso de agua potable para la extracción y producción del mineral es un riesgo para la sustentabilidad de la zona.
En Bolivia, la situación es similar. Grupos ambientalistas argumentan que el litio causará una gran crisis de agua; y que la región ya sufre de una seria escasez hídrica que afecta a los productores de quinua, a la crianza de llamas, a la vital industria del turismo, y a las fuentes de agua potable. Aunque los funcionarios bolivianos aseguran que las necesidades de agua para la producción de litio serán mínimas, sus estimaciones se basan en información muy limitada e incompleta haciendo difícil una verdadera mensura de la situación.
Es la base de las críticas la información acotada, que produce dudas y cuestionamientos, a su vez esto no es acompañado con políticas protectoras legislativas. La comunidad local es la que mayormente se muestra preocupada, ya que allí se cambia toda su forma de vida y si tomamos en cuenta que en «la naturaleza comercial del litio» a la que referimos, esa concentración empresarial hace que las ganancias de mercado sean atraídas por estos sectores, entonces será necesario indagar en los patrones de justicia para tomar una decisión que conforme tanto al sector empresarial como comunidades locales afectadas y mas allá aun será necesario indagar qué sucederá en el largo plazo. Los países han desarrollado distintos puntos de vista para la explotación expresados en sus políticas de acción. Aun así, la falta de información sobre las precisiones y delicadeza con la que se debería tomar el tema, es preocupante.
El impacto ambiental es innegable, y en la explotación del litio podemos observar la mayor afectación en: Crisis de agua Forma de vida: cría de llamas, animales, etc.
La contaminación del aire, del agua y de los suelos en la extracción del litio es generalmente una gran preocupación. Se necesitarán enormes cantidades de químicos tóxicos, carbonato de sodio, bases y ácidos para procesar el litio. El escape de dichos químicos por medio de la lixiviación, derramamiento o emisiones atmosféricas pone en peligro a comunidades y al ecosistema.
Informes sobre el Salar de Atacama en Chile describen un paisaje marcado por montañas de sal descartada y enormes canales llenos de agua azul contaminada con químicos. Frente a estas realidades los funcionarios gubernamentales bolivianos han minimizado dichos riesgos, pese a que los informes medioambientales no ofrecen garantías para evitar dicho escenario, sumado a la falta generalizada tanto en Bolivia como también en Argentina y Chile, de controles estatales sobre el sector.
La garantía de los informes debiera de ser la piedra angular del cual se tomaran todas las decisiones, y a pesar de ello la información brindada no satisface la exigencia de la población.
El biólogo Rodolfo Tecchi, hablando de la explotación de litio en la provincia de Jujuy Argentina, enumera algunos de los efectos posibles de la minería del litio «Por un lado, se verá afectada la superficie de la costra del salar, porque la obtención del mineral implica la construcción de piletas de evaporación que, en conjunto, pueden sumar entre 300 y 600 hectáreas de superficie. Para el especialista, es necesario analizar el funcionamiento integral del salar pues, en tanto se extrae la salmuera, se pueden deprimir las napas de agua a donde lleguen los extractores.
«También hay que considerar –acotó Tecchi– que, en la provincia de Jujuy, una de las áreas donde se prevé la extracción fue declarada, hace más de treinta años, reserva provincial para la protección de la vicuña». Y agregó: «Teniendo en cuenta que cada sitio es diferente, hay que estudiar cada caso en particular, y ver los planes de las empresas para el control del impacto. Dado que son explotaciones muy rentables, no debería haber problemas en derivar una parte sustancial de las ganancias a cubrir el impacto».