Um processo disruptiva para extração direta líquido-líquido de lítio em
salmouras
As abordagens de extração direta de lítio (DLE) oferecem uma alternativa
ao extrair lítio da salmoura usando processos térmicos ou químicos. A BMI
estima que o método seja responsável por 4% do lítio atual e chegará a 12% até
2030.
“Alguns projetos comerciais estão em funcionamento há anos”, disse o
analista principal de lítio da BMI, Federico Gaston Gay. “Agora há um interesse
renovado. As empresas de mineração e petróleo e gás estão olhando para o DLE e
têm o dinheiro e a experiência para desenvolvê-lo”.
A água usada durante o DLE pode ser devolvida aos aquíferos. Os
processos DLE são normalmente alimentados por eletricidade e, em alguns casos,
as mesmas salmouras também podem ser usadas para geração de energia geotérmica.
“Nossa abordagem ao DLE significa que há um esgotamento mínimo de água
do aquífero subterrâneo e, se usado com energia renovável como pretendemos, há
emissões mínimas associadas às operações”, disse Steve Kesler, presidente
executivo e CEO interino da Cleantech Lithium (CTL). A empresa está aumentando
os projetos de DLE no Chile e opera uma planta piloto de processamento que
produz eluato que é processado por terceiros em carbonato de lítio para
baterias, pronto para testes por fornecedores de baterias.
Gaston Gay observou que, embora haja potencial, as alegações da indústria
sobre o impacto ambiental reduzido ainda precisam ser comprovadas. “Na maioria
dos casos, as salmouras são reinjetadas, então, em teoria, o equilíbrio do
aquífero não é alterado”, afirmou. Operações de DLE ocupam uma fração da terra
exigida pelas lagoas de evaporação. Essas diferenciações podem fazer uma grande
diferença nas credenciais ambientais, mas não há informações suficientes
disponíveis para dizer definitivamente que é mais limpo.
Estima-se que o maior dos locais de extração planejados da CTL, Laguna
Verde, contenha cerca de 1,8 milhão de toneladas de carbonato de lítio
equivalente. A perfuração inicial e um estudo de pré-viabilidade estão em
andamento. Assim que concluído, a CTL buscará investidores, parceiros de compra
e financiamento de dívida para cobrir o custo de construção estimado de US$ 450
milhões para uma usina DLE em grande escala no local.
Os custos de produção de DLE podem variar muito, dependendo da
composição, temperatura e profundidade da salmoura, bem como de outras condições
no local do projeto e da tecnologia específica usada. Kesler, da CTL, informou
que espera que os projetos da empresa tenham “custo relativamente baixo” em
comparação com outras operações de mineração de lítio. Gaston Gay, por sua vez,
observou que os custos do DLE devem ser comparados favoravelmente com a
mineração de rochas duras. Contra a extração convencional de salmoura, no
entanto, o DLE substitui a evaporação natural ao sol por um processo mais
intensivo em energia. Outros tratamentos podem ser necessários antes ou depois
da extração, levando também a um custo potencialmente mais alto.
Novos truques
Embora os processos DLE sejam comercialmente comprovados e já estejam em
operação, a expansão para uma participação de mercado mais significativa
exigirá novas tecnologias e aplicações. Gaston Gay observou que os projetos
operacionais localizados na Argentina e na China são mais um aprimoramento da
evaporação convencional do que um processo completamente novo e que uma
ampliação dramática de qualquer processo provavelmente virá com complicações.
Em um artigo de 2023 publicado na Nature Reviews Earth &
Environment, cientistas liderados pela Universidade Nacional de Jujuy, na
Argentina, dividiram a tecnologia DLE em sete grandes categorias em vários
níveis de desenvolvimento comercial. “Algumas abordagens DLE propostas, como
bombeamento de íons ou membranas seletivas de Li + [lítio], são completamente
novas e exigirão esforços de engenharia mais amplos para atingir a escala
industrial”, escreveu a autora principal Maria L. Vera. “Por outro lado, outras
propostas, como troca iônica, extração por solvente ou processos de
eletromembrana, têm sido estudadas há décadas … O desafio aqui é adaptar essas
metodologias à complexidade das salmouras ricas em lítio”.
A CTL diz que optou por um dos processos mais conhecidos como medida de
redução de risco. “A tecnologia de purificação existe há muitos anos, em vários
setores, incluindo urânio e tratamento de água, portanto, há relativamente
pouco risco tecnológico no processo”, disse Kesler. “Também pretendemos mitigar
esse risco trabalhando com alguns dos nomes mais respeitados do setor”.
A disponibilidade de opções de tecnologia também deve tornar o DLE mais
adaptável às diferentes condições do local. “Em Laguna Verde, por exemplo,
estamos testando vários adsorventes para entender qual funciona melhor com
nossa salmoura em termos de seletividade de moléculas de lítio e rejeição de
outros minerais”, acrescentou Kesler. “Nem todas as salmouras são iguais, é um
caso de trabalhar e otimizar o processo e a tecnologia, em vez de ter que
reinventar nada”.
Oferta diversificada
Muito além da Tesla: Sigma investe em lítio no Brasil e ações sobem mais
de 240% ao ano.
Outra razão para o recente burburinho em torno do DLE é seu potencial
para aumentar muito a quantidade de lítio disponível para extração. Em projetos
de salmoura existentes, a BMI estima que uma melhor eficiência do processo com
DLE pode aumentar os rendimentos em até 670 mil toneladas por ano. O processo
também pode levar a mineração de lítio a várias novas regiões.
Vera et al. estimaram que 50% a 85% das salmouras continentais ricas em
lítio estão na região do triângulo do lítio, com a China sendo a segunda maior
fonte. Salmouras geotérmicas e salmouras de campos petrolíferos, com menor
concentração de lítio, são encontradas em muitas outras regiões, mas não foram
consideradas viáveis porque a evaporação até a concentração necessária levaria
muito tempo, ou os depósitos estão em regiões sem-terra suficiente ou um clima
adequado para a evaporação ao ar livre.
Vários projetos de teste de DLE estão em andamento na Europa, com os
sites da Vulcan Energy Resources, na Alemanha, entre os mais avançados.
Espera-se que a “primeira fase” do projeto da Vulcan produza 24 mil toneladas
de hidróxido de lítio por ano e a empresa assinou acordos de fornecimento a
partir de 2025 com vários compradores da indústria de baterias.
O projeto da Vulcan, localizado no Vale do Alto Reno, na Alemanha,
combina DLE com uma usina de energia geotérmica. Salmouras de vários locais de
perfuração são canalizadas para a planta. O calor das salmouras é usado para
gerar eletricidade e as salmouras são então tratadas para produzir um
pré-produto – cloreto de lítio suspenso na água. Em seguida, será transportado
para um local próximo a Frankfurt, onde será processado, por eletrólise, para
produzir hidróxido de lítio para baterias.
Horst Kreuter, cofundador e principal representante da Vulcan Energy
Resources, disse que o primeiro cluster geotérmico começou a produzir o cloreto
de lítio, que está sendo mantido em armazenamento aguardando a conclusão da
planta de eletrólise.
No subsolo do Salar de Uyuni, a reserva de lítio boliviana é a maior do
mundo.
A Vulcan tem licenças de exploração para outros locais de perfuração ao
redor do Vale do Alto Reno e diz que a planta de eletrólise também pode ser
usada para processar salmouras enviadas de mais longe. “A planta de eletrólise
custou cerca de US $ 30 milhões para ser construída, então você não pode
colocar uma em cada local”, disse Kreuter. “A planta é altamente flexível,
podemos adicionar diferentes pré e pós-tratamentos e podemos trabalhar em
diferentes temperaturas e pressões. Estamos planejando com antecedência e começando
a olhar para outras áreas da Europa também”.
Existem muitas outras áreas na Europa que valem a pena explorar em busca
de salmouras que podem ser adequadas para DLE. No sudoeste do Reino Unido, a
Cornish Lithium está trabalhando em vários projetos e tem como meta 15.000
toneladas de produção de DLE em vários pequenos locais até 2030.
Em comparação com o projeto na Alemanha, a Cornish Lithium espera
encontrar salmouras em temperaturas mais baixas e concentrações mais baixas de
lítio. Uma temperatura de cerca de 80°C é muito baixa para a energia
geotérmica, mas pode ser suficiente para fornecer aquecimento urbano para a
área local. A menor concentração na salmoura também pode permitir que o projeto
faça uso de processos de extração mais baratos e, assim, aumente a escala mais
rapidamente.
“A salmoura na Cornualha é muito limpa – na verdade, é menos salgada do
que a água do mar”, disse Neil Elliot, gerente de desenvolvimento corporativo
da Cornish Lithium. “Nossa exploração mais recente encontrou concentrações de
lítio de mais de 100 partes por milhão. Isso significa que podemos olhar para
tecnologias de membrana e várias outras técnicas de concentração. Trabalhar com
tecnologia de membrana, como a osmose reversa comumente usada na dessalinização
da água, significa que o DLE também pode produzir água limpa para as
comunidades locais.
Alternativa de rocha dura
Juntamente com seu projeto DLE, a Cornish Lithium está desenvolvendo
mineração de lítio em rocha dura em outro local na Cornualha, que deve produzir
mais 10.000 toneladas por ano de hidróxido de lítio até 2030.
Empresa planeja reconstruir um poço de argila de porcelana em desuso e
construir uma planta de processamento a um quilômetro do local. Materiais
extraídos no local serão processados de maneira diferente do mineral
espodumênio normalmente extraído na Austrália. A Cornish Lithium trabalhou com
a empresa australiana Lepidico para desenvolver um processo adequado. As
avaliações do ciclo de vida realizadas no projeto da Lepidico estimam uma
redução de 40% nas emissões de carbono em comparação com a mineração típica de
lítio em rocha dura. “Normalmente, com um projeto de rocha dura, você tem que
torrar o minério em temperaturas acima de 1.000°C”, disse Elliot. “Em vez
disso, usamos um processo químico desenvolvido pela Lepidico, utilizando ácido
sulfúrico para produzir lítio”.
Essa rota também deve permitir que a empresa produza hidróxido de lítio
para baterias no mesmo local sem envio ou processamento adicional. “A ideia é
chegarmos a um produto final na Cornualha que possamos enviar diretamente aos
usuários da indústria de baterias”, acrescentou Elliot. (pv-magazine-brasil)