El estudio, publicado en la revista científica Minerals, evaluó un sistema que combina una membrana de nanofiltración y un líquido iónico para favorecer la recuperación selectiva de litio frente al magnesio. En el equipo participaron tres profesionales formados en Química Ambiental de la UCSC, uno de ellos actualmente estudiante de doctorado en la misma universidad.
El desarrollo de tecnologías que permitan recuperar litio de manera selectiva constituye uno de los desafíos de la investigación asociada a este recurso, fundamental para la fabricación de baterías y otras tecnologías vinculadas a la electromovilidad. En este contexto, un equipo de investigadores liderado por el académico de la Facultad de Ciencias de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC), Dr. René Cabezas, evaluó una alternativa experimental de extracción directa de litio (DLE, por su sigla en inglés) desde salmueras, con especial atención a su separación respecto del magnesio.
La investigación, titulada “Lithium Extraction from Dilute Simulated Brines by Membrane-Assisted Liquid-Liquid Extraction Using [P6,6,6,14][PHOS]: Li+/Mg2+ Selectivity in an NF90 Nanofiltration Contactor”, fue publicada en la revista internacional Minerals. El artículo describe un sistema que integra una membrana comercial de nanofiltración NF90 con un líquido iónico hidrofóbico. La membrana permite mantener separadas la salmuera sintética y la fase extractante, además de contribuir a discriminar el transporte de litio frente al magnesio. Por su parte, el líquido iónico favorece la transferencia del litio hacia la fase receptora.
La presencia de magnesio representa una dificultad para la recuperación de litio, debido a que ambos elementos pueden competir durante el proceso de separación. Para abordar este desafío, el equipo utilizó la membrana como una interfaz no dispersiva entre las dos fases, evitando su mezcla directa. De esta manera, las propiedades de separación de la membrana y la capacidad extractiva del líquido iónico actúan de forma complementaria, con el potencial de reducir el arrastre y la pérdida de solvente.
En los ensayos de referencia, utilizando agua como fase receptora, se obtuvo un 18,6% de extracción de litio. En otra condición experimental, con litio y magnesio presentes simultáneamente y utilizando líquido iónico puro, la extracción de litio alcanzó un 40,3%. En este último escenario, el sistema mostró una preferencia de extracción por el litio aproximadamente 3,8 veces superior a la del magnesio. Además, bajo las condiciones evaluadas, los análisis no detectaron transferencia de material orgánico derivado del líquido iónico hacia la fase acuosa de alimentación.
“Lo más relevante es que combinamos dos tecnologías de separación que trabajan de manera sinérgica: la membrana contribuye a separar selectivamente el litio del magnesio y mantiene físicamente separadas las fases, mientras el líquido iónico favorece la extracción del litio”, comentó el Dr. René Cabezas.
Esta configuración, al evitar la dispersión directa de las fases, busca disminuir el arrastre y la pérdida de solvente, uno de los aspectos relevantes para el desarrollo de tecnologías de extracción directa de litio. Sin embargo, el sistema todavía enfrenta desafíos antes de avanzar hacia aplicaciones en condiciones reales. “Aunque nuestros resultados son prometedores, todavía debemos evaluar el sistema con salmueras reales y optimizar la recuperación posterior del litio”, explicó el académico.
Próximas etapas de la investigación
El estudio se encuentra en una etapa experimental y las pruebas se realizaron con salmueras sintéticas de composición controlada. Esto significa que, aunque las soluciones utilizadas reproducen determinadas condiciones de las salmueras, todavía es necesario evaluar el comportamiento del sistema con muestras reales. Esta es una de las proyecciones del trabajo que desarrolla el Laboratorio de Membranas de la Facultad de Ciencias de la UCSC, liderado por el Dr. Cabezas.
Al respecto, Nicolás Monsalve, alumni de Química Ambiental de la UCSC y actualmente estudiante del Doctorado en Ciencias con mención en Biodiversidad y Biorecursos de la misma universidad, explicó: “Trabajamos con salmueras sintéticas, es decir, preparamos una solución que se parece a las condiciones, pero aún no son salmueras reales. Ese sería el siguiente paso”.
A la evaluación con muestras reales se suma otro desafío: optimizar la recuperación posterior del litio extraído. Este proceso será fundamental para avanzar hacia un sistema que no solo permita separar selectivamente el elemento, sino también recuperarlo de manera eficiente.
Participación de profesionales formados en la UCSC
La investigación también destaca por la participación de tres profesionales vinculados a la formación de pregrado de la Facultad de Ciencias de la UCSC. Junto a Nicolás Monsalve, integraron el equipo Fernando Mora y Ricardo Morales, ambos alumni de la carrera de Química Ambiental.
Sus contribuciones abarcaron distintas etapas del trabajo experimental y de la elaboración del artículo científico. Según explicó Monsalve, su participación incluyó la preparación del primer borrador del manuscrito y los análisis para determinar la concentración de magnesio. Fernando Mora estuvo a cargo de mediciones de litio en la fase receptora, mientras que Ricardo Morales participó en los experimentos de extracción mediante membranas.
El trabajo contó, además, con la colaboración de Eduardo Villarroel, del Grupo de Economía Circular y Tecnologías Ambientales de la Universidad de Las Américas, y Luis Pino-Soto, académico del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Concepción, quien desarrolla una línea de investigación asociada a procesos de separación mediante membranas.
La publicación da cuenta de una colaboración científica entre investigadores y profesionales de distintas instituciones, así como de la contribución de egresados de Química Ambiental de la UCSC al desarrollo de investigación aplicada. En el caso de Nicolás Monsalve, su actual formación doctoral en la misma casa de estudios representa una continuidad en su trayectoria académica y en su participación en investigación científica.
DOI: https://doi.org/10.3390/min16101038
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