Un método para certificar que el litio de las baterías se obtiene de forma sostenible

Proponemos un enfoque geoquímico que establezca una huella digital del litio para poder rastrear el que está presente en nuestras baterías y, potencialmente, ofrecer garantías de una extracción social y ambientalmente sostenible.

El litio desempeña un papel fundamental en las baterías recargables de dispositivos electrónicos portátiles (tabletas y teléfonos), del transporte eléctrico (vehículos híbridos y eléctricos, scooters y bicicletas eléctricas) y de las tecnologías de almacenamiento de energía estacionaria, que son esenciales para el desarrollo de las energías renovables intermitentes.

En otras palabras, las sales de litio son actualmente una de las piedras angulares de la transición energética hacia la descarbonización.

Se prevé que las toneladas de litio necesarias para la fabricación de baterías de litio superen los 100 kilotones en 2025, sobre todo porque la electrificación del transporte, fomentada o impuesta por varios países de la UE, aumentará considerablemente la necesidad de litio en los próximos años.

A medida que crezca la demanda de litio, aumentarán los impactos ambientales y sociales de la minería, así como las expectativas de los consumidores en cuanto a las garantías sobre el origen del litio y los esfuerzos por reducir su impacto ambiental y social.

En la actualidad, sólo dos tipos de yacimientos representan la mayor parte de la producción mundial de litio. Se trata de yacimientos de litio en forma de rocas duras, por ejemplo, pegmatitas de espodumena (Australia, Canadá, China) y salmueras en los salares sudamericanos del triángulo del litio (Bolivia, Argentina, Chile) y China.

En Argentina, las comunidades indígenas ya están denunciando que la extracción de litio en sus tierras amenaza su supervivencia y el ejercicio de sus derechos ancestrales.

En Zimbabue, donde la extracción de litio es actualmente escasa, algunas ONG ya han identificado flujos financieros ilícitos en el sector de la extracción de litio.

Estas dos fuentes de litio también tienen diferentes impactos ambientales. Por ejemplo, la extracción de salmueras de litio consume grandes cantidades de agua por evaporación y provoca un riesgo de escasez de agua dulce para las poblaciones locales y los ecosistemas en zonas ya muy áridas.

El impacto medioambiental de la extracción de litio de roca dura está dominado por el tratamiento con ácido sulfúrico y por un proceso que implica la fracturación mecánica y el tratamiento térmico del mineral, que es más intensivo en energía que el proceso de salar. Así, para el proceso de roca dura el impacto es mayor en términos de calentamiento global (emisiones de CO₂) y acidificación que para el proceso de salar.

Por ejemplo, las sales de litio procedentes de espodúmenos australianos que luego se extraen y purifican en China tienen una huella de carbono tres veces mayor que las producidas a partir de salares chilenos y argentinos.

La cadena de suministro para la fabricación de baterías es compleja y se divide en muchas etapas, que suelen llevarse a cabo en diferentes lugares y países: minería, metalurgia de extracción y purificación, síntesis de materiales activos de cátodos, fabricación de celdas de baterías y montaje de paquetes de baterías.

Además, un fabricante de baterías puede tener varias fuentes de suministro y diferentes lotes de producción del mismo modelo de coche eléctrico pueden, por ejemplo, contener litios de orígenes muy diferentes.

La complejidad de esta cadena de suministro dificulta que los usuarios finales se aseguren de que el litio se obtiene de forma responsable y sostenible.

Para ayudar a controlar y certificar el origen y el comercio de la producción de litio, proponemos un método analítico basado en el análisis de los isótopos del litio.

Este metal tiene dos isótopos estables –los isótopos son variantes de un mismo elemento que se distinguen por su masa, en el caso del litio, el 6Li y el 7Li–. Ambos se encuentran en las muestras de litio, pero su proporción varía según el mineral y, en particular, según las condiciones fisicoquímicas de formación.

Esta firma isotópica representa una huella digital del litio. Por ejemplo, el litio de las salmueras contiene proporcionalmente más 7Li que el de los depósitos de roca dura.

En realidad, esta huella digital se conserva, en la mayoría de los casos, hasta en el litio de las baterías de nuestros coches y teléfonos. En otras palabras, al analizar nuestras baterías, podemos saber de dónde procede el litio que contienen mediante el análisis de isótopos.

De hecho, hemos demostrado en un estudio reciente publicado en Nature Communications que mientras algunos procesos de extracción y purificación tienden a aumentar el contenido relativo de 7Li en comparación con la firma isotópica natural, otros pasos de fabricación de las pilas no alteran la firma isotópica. De este modo, es posible determinar si el litio procede de un depósito de salmuera o de roca dura.

Para una determinación más detallada del origen será necesario desarrollar una base de datos que contenga los valores de la relación isotópica de las sales de litio disponibles en el mercado. La mayor limitación de este enfoque será el solapamiento de las firmas de los productos de diferentes sitios o productores de sal.

En el contexto de la voluntad política de reindustrializar la producción de baterías en Europa, y de defender una cadena de producción de baterías sostenible y responsable, disponer de los medios para certificar el litio es importante. El principio de este método analítico es el mismo que el desarrollado para la trazabilidad del oro y del coltán, que permite verificar si el producto corresponde a su origen declarado comparando la muestra en cuestión con muestras de referencia de origen conocido almacenadas en una base de datos.

El aspecto crucial para el litio será el desarrollo de la base de datos de referencia que contenga las firmas isotópicas completas y actualizadas de los diferentes productos disponibles en el mercado. Esta base de datos deberá incrementarse a medida que se exploten nuevos yacimientos o se desarrollen nuevos procesos de extracción y purificación. Para ello, será necesario colaborar con los mineros y productores de sales de litio para evaluar la firma de sus productos.

Esta colaboración entre la investigación pública y los distintos actores del sector es una condición sine qua non para el desarrollo de una cadena de suministro de litio responsable y sostenible.

[ Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation]