- El estudio, publicado en la revista científica Minerals, evaluó un sistema de extracción que combina de manera sinérgica una membrana de nanofiltración y un líquido iónico para favorecer la recuperación selectiva de litio. En el trabajo participaron tres alumnis de Química Ambiental UCSC, uno de ellos actualmente estudiante del Doctorado en Ciencias con mención en Biodiversidad y Biorecursos.
El desarrollo de métodos que permitan recuperar litio de manera selectiva es uno de los desafíos de la investigación asociada a este recurso, fundamental para la fabricación de baterías y tecnologías vinculadas a la electromovilidad. En esa línea, 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 orientada a la extracción directa de litio (DLE) desde salmueras, con énfasis en su separación respecto del magnesio.
La investigación se titula “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”. Publicado en la revista internacional Minerals, el artículo describe la integración de una membrana comercial de nanofiltración NF90 con un líquido iónico hidrofóbico. La membrana mantiene separadas la salmuera sintética y la fase extractante y contribuye a discriminar el transporte del litio frente al magnesio; por su parte, el líquido iónico favorece la extracción del litio hacia la fase receptora.
El magnesio representa una dificultad en este proceso, pues puede competir con el litio durante su recuperación. Para abordar este desafío, el equipo utilizó la membrana como interfaz no dispersiva entre ambas fases, evitando su mezcla directa. Así, la selectividad de la membrana y la capacidad extractiva del líquido iónico se complementan, con el potencial de reducir el arrastre de solvente.
En los ensayos de referencia con agua como fase receptora se obtuvo un 18,6 % de extracción de litio. En una condición experimental distinta, con litio y magnesio presentes simultáneamente y utilizando líquido iónico puro, la extracción de litio alcanzó un 40,3 %, haciendo preferente el paso del litio frente al magnesio unas 3.8 veces.
Además, los análisis no detectaron transferencia de material orgánico derivado del líquido iónico hacia la fase acuosa de alimentación en las condiciones evaluadas.
“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.
Al evitar la dispersión directa de las fases, esta configuración ayuda a prevenir el arrastre y la pérdida de solvente, uno de los desafíos más relevantes para el desarrollo de tecnologías de extracción directa de litio (DLE). “Aunque nuestros resultados son prometedores, todavía debemos evaluar el sistema con salmueras reales y optimizar la recuperación posterior del litio”, explicó el académico.
El estudio se encuentra en una etapa experimental y las pruebas se realizaron con salmueras sintéticas de composición controlada, por lo que todavía es necesario evaluar el sistema con muestras reales. Esa es una de las proyecciones del trabajo en el Laboratorio de Membranas de la Facultad de Ciencias de la UCSC, liderado por el Dr. Cabezas.
Al respecto, Nicolás Monsalve, alumni egresado de Química Ambiental UCSC y actualmente estudiante del Doctorado en Ciencias con mención en Biodiversidad y Biorecursos de la misma casa de estudios, 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”. Además, los investigadores identificaron desafíos en la recuperación posterior del litio extraído, un aspecto que deberá optimizarse para avanzar hacia un proceso más eficiente.
También cabe destacar la participación de otros profesionales formados en la Facultad de Ciencias de la UCSC: Fernando Mora y Ricardo Morales, alumnis de Química Ambiental, quienes integraron el equipo encabezado por el Dr. René Cabezas.
Los tres contribuyeron a distintas etapas del trabajo experimental y de la elaboración del artículo. De acuerdo con Nicolás Monsalve, su participación incluyó la preparación del primer borrador del manuscrito y los análisis para medir la concentración de magnesio; Fernando Mora realizó mediciones de litio en la fase receptora y Ricardo Morales participó en los experimentos de extracción mediante membranas.
La investigación contó también 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, cuya línea de trabajo incluye procesos de separación mediante membranas.
Esta publicación refleja el trabajo colaborativo entre investigadores y profesionales vinculados a distintas instituciones, así como la participación de egresados de Química Ambiental UCSC en el desarrollo de investigación científica. En el caso de Nicolás Monsalve, su continuidad en el programa de doctorado permite vincular su formación de pregrado con nuevas experiencias de investigación en la UCSC.
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