Extracción directa sostenible de litio impulsada por la higroscopicidad

Una forma más rápida y suave de obtener litio

El litio alimenta las baterías de nuestros teléfonos, portátiles y coches eléctricos, pero extraerlo del suelo es lento, consumidor de agua y muy exigente en energía. Este estudio describe un método nuevo para extraer litio de residuos sólidos procedentes de la minería, usando nada más exótico que la humedad natural del aire. Para lectores interesados en la energía limpia, la escasez de agua y los impactos de la minería, ofrece una visión de cómo podríamos ampliar el suministro de litio mientras reducimos su huella ambiental.

Por qué el litio actual tiene un coste tan alto

La producción moderna de litio se basa principalmente en dos vías: evaporar salmueras en vastas piscinas o triturar y procesar minerales de roca dura. La evaporación de salmueras es barata pero puede tardar más de un año y consume grandes cantidades de agua dulce en regiones ya secas. La minería de roca dura es más rápida pero requiere mucha energía y genera grandes cantidades de residuos. Los métodos emergentes de “extracción directa de litio” prometen una separación más limpia mediante membranas o químicos especiales, pero estos enfoques suelen necesitar electricidad, reactivos y control cuidadoso, lo que dificulta su escala. El reto subyacente es que el litio suele aparecer junto a sales abundantes que contienen sodio, potasio, magnesio y calcio, y separar esta fracción pequeña de forma limpia ha resultado difícil.

Dejar que el gusto del litio por el agua haga el trabajo

Los investigadores se dieron cuenta de que el cloruro de litio hidratado, una sal que contiene litio común en escorias mineras, tiene una poderosa tendencia a absorber agua del aire. Cuando la humedad ambiente es moderada —alrededor del 12% al 30%— este mineral comienza a captar pequeñas cantidades de humedad, hasta disolverse en un líquido, mientras que sales vecinas como la sal de mesa (cloruro de sodio) y sales comunes de potasio, magnesio y calcio permanecen sólidas. Manteniendo con cuidado mezclas de estos minerales a humedad controlada, el equipo mostró que solo los cristales que contienen litio se licúan, creando gotas de solución rica en litio que pueden ser drenadas. Esto significa que el desorden del vapor de agua disperso en el aire se aprovecha para impulsar espontáneamente la etapa de separación del litio, sin añadir calor, productos químicos ni agua.

Cómo funciona el proceso de humedad controlada

Para hacer práctico este principio, el equipo construyó una cámara con humedad controlada donde se hace pasar aire de baja humedad a través de una capa de minerales mezclados o escoria minera real. Al pasar el aire, la sal de litio absorbe con avidez la humedad y se funde en un pequeño volumen de líquido. Un vacío suave extrae entonces este líquido hacia abajo a través de un filtro, separándolo de las sales compañeras que siguen sólidas. Ajustando la velocidad del flujo de aire húmedo y lo suelto del lecho mineral, pueden acelerar la captación de humedad y asegurarse de que el líquido rico en litio se retire antes de que tenga tiempo de redisolver sales no deseadas cercanas. En condiciones optimizadas, recuperaron hasta el 96% del litio, concentrándolo hasta casi 100.000 partes por millón —mucho más rico que las soluciones industriales típicas— en minutos u horas en lugar de meses.

Demostrar que funciona fuera del laboratorio

Más allá de muestras cuidadosamente mezcladas, los investigadores probaron escoria real procedente de una operación de litio basada en salmueras. Este material contenía litio junto con varias otras sales e impurezas, similar a lo que se almacena en pilas en sitios reales. En su montaje, tres ciclos rápidos de extracción recuperaron más del 80% del litio en aproximadamente una hora, produciendo soluciones mucho más concentradas que las utilizadas en la producción estándar de carbonato de litio. También reprodujeron condiciones estacionales del desierto de Atacama en Chile, donde operan muchas piscinas de salmuera, ajustando humedad, temperatura y velocidad del viento a valores realistas. Incluso bajo estas condiciones naturales fluctuantes, el proceso recuperó de forma constante más del 80% del litio en alrededor de una a tres horas, demostrando que puede funcionar con robustez en campo.

Escalar con hardware sencillo

Para explorar el despliegue en el mundo real, el equipo diseñó un módulo vertical simple, parecido a una columna hueca llena de escoria entre dos paredes. Se extrae aire húmedo a través de las sales empacadas, se forma líquido rico en litio que luego gotea hacia un colector en la base. En las pruebas, este módulo procesó varios kilogramos de escoria por día y por metro de altura y produjo soluciones de litio muy concentradas, superando a muchas tecnologías de extracción existentes tanto en velocidad como en concentración del producto. Al depender de materiales básicos y condiciones ambientales, este diseño modular podría añadirse a sitios mineros actuales o usarse en instalaciones centralizadas que acondicionen el aire con mayor precisión.

Qué significa esto para baterías más limpias

En términos sencillos, el estudio muestra que podemos explotar la sed natural del litio por el agua para extraerlo de residuos sólidos complejos de forma rápida y con poca energía, agua o productos químicos añadidos. En lugar de construir cada vez más piscinas de evaporación o plantas químicas, este enfoque permite que la propia atmósfera haga gran parte del trabajo de separación. Aunque se necesitan más desarrollos de ingeniería para escalar la tecnología, integrarla con pasos de refinado existentes y probar otros tipos de materiales con litio, el concepto apunta hacia suministros de litio más sostenibles. Eso, a su vez, podría ayudar a garantizar que la transición hacia la energía limpia no dependa de prácticas mineras que tensan los recursos hídricos y los ecosistemas.

Cita: Chen, H., Yang, M., Zheng, S. et al. Hygroscopicity-driven spontaneous sustainable direct lithium extraction. Nat Commun 17, 4085 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70720-9

Palabras clave: extracción de litio, residuos mineros, materiales higroscópicos, materias primas para baterías, minería sostenible