Refinado y reciclaje del litio: la electroquímica al servicio de la transición energética

El litio ya no es solo una cuestión de materias primas. A medida que sigue creciendo la demanda de movilidad eléctrica, almacenamiento de energía en baterías y sistemas energéticos más resilientes, la cadena de valor del litio está adquiriendo una importancia cada vez más estratégica. El reto no consiste solo en extraer más litio, sino también en procesarlo de forma más eficiente, transformarlo en materiales de alta calidad para baterías y, a largo plazo, recuperarlo de las baterías al final de su vida útil.

Aquí es donde el refinado del litio y el reciclaje del litio cobran un carácter esencial. Ambos son pasos fundamentales para construir una cadena de suministro de baterías más segura, escalable y circular. Además, abren nuevas oportunidades para la electroquímica, que puede ayudar a simplificar los procesos convencionales, reducir el uso de reactivos químicos y valorizar flujos que, de otro modo, serían difíciles de reutilizar.

Para De Nora, este es un campo de aplicación natural para sus conocimientos técnicos industriales. A través de su plataforma de electrolizadores Enso, De Nora aplica la separación de sales para convertir sales de litio en hidróxido de litio apto para baterías, lo que favorece unos procesos de refinado y recuperación más eficientes y circulares.

Como explica Michele Sponchiado, director de desarrollo empresarial, la oportunidad radica en aplicar una capacidad electroquímica ya existente a una necesidad industrial en rápido crecimiento: «No partimos de cero con un proceso desarrollado exclusivamente para el litio. El proceso ya existía. Lo que proponemos es el uso de nuestros equipos para la conversión de cloruro de litio o sulfato de litio en hidróxido de litio».

El crecimiento del mercado del litio está estrechamente relacionado con dos tendencias principales: la movilidad eléctrica y el almacenamiento de energía. Las baterías de iones de litio son fundamentales para ambas. Se utilizan en vehículos eléctricos, pero también en sistemas de almacenamiento que facilitan la integración de las energías renovables y ayudan a gestionar la oferta y la demanda de electricidad.

Por eso el litio se ha convertido en uno de los materiales clave de la transición energética. La cuestión ya no se limita a la disponibilidad de recursos de litio, sino que también se refiere a cómo se extrae, se refina, se transforma en productos aptos para baterías y, finalmente, se recupera de las baterías usadas.

De Nora prevé que la demanda crezca con fuerza durante la próxima década, y hay estudios que apuntan a una tasa de crecimiento anual compuesta de dos dígitos. Como señala Sponchiado: «Lo que esperamos que sea muy sólido es el crecimiento durante los próximos diez años, ya que varios estudios indican una tasa de crecimiento anual compuesta que oscila entre el 9,5 % o el 10 % y el 15 %. Así pues, nos encontramos ante un mercado que resulta claramente interesante».

Este crecimiento cambia la geografía industrial del litio. El mercado necesita cada vez más no solo minas y salmueras, sino también capacidad de refinado, tecnologías de conversión aptas para baterías y procesos de reciclaje capaces de recuperar materiales valiosos de las baterías al final de su vida útil. En este contexto, la capacidad de transformar flujos que contienen litio en productos de alta calidad se convierte en una parte estratégica de la cadena de valor de las baterías.

Para De Nora, la atención se centra en la etapa en la que la electroquímica puede crear valor: la conversión de sales de litio en hidróxido de litio (LiOH), uno de los principales precursores utilizados en la producción de baterías de iones de litio.

El litio utilizado en las baterías se transforma principalmente en dos productos clave: carbonato de litio e hidróxido de litio. Ambos son importantes, pero se asocian a diferentes composiciones químicas de las baterías y requisitos de rendimiento.

El carbonato de litio se utiliza ampliamente y suele estar relacionado con composiciones químicas de baterías como el LFP (fosfato de litio y hierro), que suelen ser más económicas y se emplean en aplicaciones en las que el coste, la seguridad y la durabilidad son prioritarias. El hidróxido de litio, por su parte, es especialmente relevante para composiciones catódicas de alto rendimiento con un elevado contenido en níquel, como el NMC (níquel-manganeso-cobalto) y el NCA (níquel-cobalto-aluminio). Estas composiciones se utilizan cuando se requiere una mayor densidad energética y un mayor rendimiento.

Esta es una de las razones por las que el hidróxido de litio reviste una importancia estratégica para De Nora. La ruta electroquímica de la empresa permite producir LiOH directamente a partir de sales de litio como el cloruro de litio (LiCl) y el sulfato de litio (Li₂SO₄). En otras palabras, el hidróxido de litio no solo es un producto relevante para el mercado: también es el resultado natural del proceso electroquímico.

Como explica Sponchiado, «Entre los productos que más nos interesan se encuentra el hidróxido de litio. Tanto el carbonato de litio como el hidróxido de litio se utilizan como precursores de baterías, pero el hidróxido de litio es más adecuado para composiciones de cátodos con un alto contenido en níquel y, por lo tanto, para baterías de mayor rendimiento».

Hay además otro aspecto a tener en cuenta. Si el hidróxido de litio puede producirse a un coste competitivo mediante una vía electroquímica, también puede convertirse en un intermediario útil para otros productos de litio. El carbonato de litio puede obtenerse a partir del hidróxido de litio mediante carbonatación, lo que significa que la producción de LiOH a bajo coste también puede favorecer una mayor flexibilidad en el procesamiento del litio.

La cadena de valor del litio no termina con la extracción. Una vez obtenido el litio a partir de salmueras o minerales de roca dura, es necesario refinarlo y convertirlo en compuestos aptos para baterías. A menudo se trata de un proceso complejo que implica varias etapas químicas, fases de purificación, precipitación, lavado y cristalización.

En el caso del cloruro de litio, que puede obtenerse de salmueras como las que se encuentran en los yacimientos de salares, la ruta convencional suele implicar varias transformaciones químicas antes de producir hidróxido de litio. En el caso del sulfato de litio, que puede derivarse del tratamiento de minerales de roca dura como el espodumeno, también se requiere un procesamiento adicional para obtener hidróxido de litio.

Es aquí donde el refinado puede convertirse en un cuello de botella. Una mayor demanda de litio requiere más capacidad de refinado, pero también procesos más eficientes, sostenibles y escalables. No basta con aumentar el suministro de materia prima si la cadena de conversión posterior sigue siendo compleja, requiere un uso intensivo de reactivos o es difícil de escalar.

Lo mismo se aplica al reciclaje de litio. A medida que más baterías de iones de litio lleguen al final de su vida útil, el reciclaje cobrará cada vez más relevancia para recuperar materiales valiosos y reducir la presión sobre los recursos primarios. Tras el tratamiento de los materiales de las baterías, los operadores pueden obtener corrientes que contienen litio, a menudo en forma de sulfato de litio, que pueden valorizarse posteriormente.

Como señala Sponchiado, el reciclaje representa un segmento de clientes distinto e importante para De Nora: «La otra categoría interesante en el sector del litio son las empresas dedicadas al reciclaje. Cuando se reciclan las baterías, el proceso parte de la masa negra. Se separan el níquel y el cobalto, y al final suele quedar una corriente de sulfato de litio que puede valorizarse con esta tecnología».

Esto hace que el reciclaje sea algo más que una cuestión de gestión de residuos. Se convierte en una forma de apoyar la circularidad, mejorar la eficiencia de los recursos y reducir la dependencia del suministro primario. El objetivo es avanzar hacia un modelo en el que el litio pueda recuperarse y reutilizarse en nuevos materiales para baterías, contribuyendo así a unas cadenas de valor de las baterías más circulares.

El papel de De Nora en la cadena de valor del litio es específico. La empresa no se posiciona como minera, ni como productora de celdas de batería, ni como empresa de reciclaje de baterías. Opera como proveedora de tecnología y soluciones, aportando su experiencia electroquímica a una de las etapas más críticas de la cadena de suministro de las baterías: la conversión de flujos que contienen litio en materiales aptos para baterías.

En el centro de este enfoque se encuentra Enso, la plataforma de electrolizadores de De Nora para procesos de separación de sales. En aplicaciones relacionadas con el litio, Enso puede utilizarse para convertir sales de litio, como el cloruro de litio y el sulfato de litio, en hidróxido de litio monohidratado, lo que permite seguir tanto la vía del refinado como la de la recuperación.

El valor industrial de este enfoque radica en la simplificación del proceso. Las vías convencionales para obtener hidróxido de litio pueden requerir varias etapas químicas, entre ellas la precipitación, el lavado, la purificación y la cristalización. La conversión electroquímica directa puede ayudar a reducir esta complejidad, limitando el uso de productos químicos a granel y convirtiendo algunas corrientes del proceso en recursos que pueden recuperarse y reutilizarse.

Sponchiado resume claramente la ventaja: «Esas etapas se reducen a una única etapa de electrólisis. Introducimos una salmuera purificada y, mediante la electroquímica, producimos hidróxido de litio. No utilizamos reactivos adicionales como en la ruta tradicional y, en lugar de generar flujos de residuos, producimos flujos que pueden recuperarse y reutilizarse».

Este es el núcleo del posicionamiento de De Nora en el refinado de litio y el reciclaje: aplicar la electroquímica industrial para ayudar a simplificar la conversión del litio, facilitar la recuperación de corrientes valiosas y permitir cadenas de valor del litio más eficientes y circulares.

A medida que el mercado del litio se expande, la capacidad de refinar y recuperar litio de forma eficiente cobrará cada vez más importancia. Para De Nora, la oportunidad no reside en extraer litio, sino en ayudar a transformarlo en los materiales necesarios para la próxima generación de baterías.