Como a conversão direta de lítio simplifica a produção de hidróxido de lítio
A demanda global por lítio triplicou nos últimos cinco anos, impulsionada principalmente pelas necessidades da indústria de fabricação de baterias. À medida que o mundo faz a transição para fontes de energia mais limpas e a adoção de veículos elétricos aumenta, a necessidade de lítio continuará a crescer.
O lítio é um componente principal das baterias de veículos elétricos (EV). Ele é processado em hidróxido de lítio ou carbonato de lítio no processo de fabricação do cátodo da bateria. O hidróxido de lítio é frequentemente preferido para os compostos de baterias que incorporam níquel e cobalto. Essas baterias têm densidades de energia mais altas em comparação aos compostos de fosfato de ferro-lítio, que são mais comumente usados para EVs com um alcance de condução de menos de 300 milhas.
Tradicionalmente, a produção de lítio envolve a extração do elemento de várias fontes, incluindo rocha dura, argilas e salmouras salares. Muito trabalho está sendo feito para extrair também lítio da água produzida e salmouras geotérmicas. Uma vez extraído, o lítio é então purificado, concentrado e, finalmente, convertido para a forma que os fabricantes de baterias podem utilizar na produção de cátodo. O processo de conversão de cloreto de lítio em hidróxido de lítio é uma abordagem de várias etapas que pode ser quimicamente intensiva e intensiva em energia.
Abordagens convencionais, como o uso de grandes tanques de evaporação para concentrar a salmoura, podem enfrentar desafios e limitações, como rendimentos mais baixos, pureza reduzida e questões ambientais, como perda de água.
Um processo mais novo chamado extração direta de lítio (DLE) está sendo desenvolvido porque substitui a dependência de tanques de evaporação e, ao mesmo tempo, alcança rendimentos de lítio mais altos e processamento mais rápido do que os métodos tradicionais.
Após a extração, o lítio precisa ser convertido em uma forma utilizável. Para melhorar o método de conversão de cloreto de lítio em hidróxido de lítio, a Veolia Water Technologies & Solutions está desenvolvendo um processo de conversão direta de lítio (DLC) para simplificar a abordagem para obter um produto de hidróxido de lítio de grau de bateria. A tecnologia DLC melhora a eficiência e os custos do refino de lítio, ao mesmo tempo em que reduz o impacto ambiental.
No método convencional de conversão de salmoura de cloreto de lítio em produto de hidróxido de lítio, há uma etapa inicial de conversão da primeira produção de um produto bruto de carbonato de lítio com a adição de bicarbonato de sódio através de um processo físico-químico. Após a primeira etapa de conversão em carbonato de lítio, uma etapa adicional é aplicada para converter o carbonato de lítio em hidróxido de lítio usando outro processo físico-químico com a adição de um hidróxido (geralmente hidróxido de cálcio). A tecnologia DLC substitui a abordagem convencional de conversão em duas etapas em uma única etapa de conversão usando um novo processo de troca iônica para converter diretamente cloreto de lítio em hidróxido de lítio. Isso pode simplificar muito as operações do processo, ao mesmo tempo em que reduz o consumo de energia, o uso de produtos químicos e a geração de resíduos.
Como funciona o DLC?
O processo de conversão direta de lítio da Veolia é um processo químico à base de resina que utiliza hidróxido de sódio. Seu foco é simplificar a transformação do lítio em solução aquosa de salmoura em hidróxido de lítio monohidratado, o produto a ser usado na fabricação de baterias.
Depois que o lítio é extraído usando a tecnologia DLE, o pré-tratamento é primeiro necessário para remover íons divalentes como cálcio, magnésio e sulfatos. Após a separação dos íons divalentes, a tecnologia DLC utiliza um processo de troca iônica baseado em resina, onde o lítio é capturado em uma resina e eluído com hidróxido de sódio. A salmoura elulada deste processo de troca iônica torna-se uma solução aquosa de hidróxido de lítio, livre de cloretos e outras impurezas, como o boro. A solução de hidróxido de lítio é então concentrada por tecnologias térmicas para evaporar a água da solução aquosa até atingir a supersaturação, onde o hidróxido de lítio monohidratado é cristalizado e separado da solução aquosa restante.
Em comparação com os métodos tradicionais de produção de hidróxido de lítio, a tecnologia DLC simplifica o processo para reduzir a necessidade de produtos químicos e reagentes, como carbonato de sódio e cal; Isso também resulta em menos emissões do que os métodos convencionais.
Outra vantagem atraente da tecnologia DLC é sua economia de custos. Ao simplificar o processo de produção, reduzir o consumo de energia e produtos químicos e aumentar os rendimentos, a tecnologia DLC pode reduzir significativamente o custo geral da produção de hidróxido de lítio. Essas economias de custos podem ser repassadas aos fabricantes de baterias e, em última análise, aos consumidores, tornando os veículos elétricos e as soluções de armazenamento de energia mais econômicas e acessíveis.
À medida que o mundo faz a transição para um futuro mais sustentável, a aplicação da tecnologia DLC como parte do fluxograma geral pode ajudar a indústria de lítio na produção mais econômica de hidróxido de lítio monohidratado. Ao permitir uma produção de hidróxido de lítio mais eficiente e ecológica, a tecnologia DLC apoia o crescimento dos setores de veículos elétricos e energia renovável, contribuindo para o esforço global para reduzir as emissões de carbono e combater as mudanças climáticas.
Hidróxido de lítio e DLC na cadeia de fornecimento de lítio
Com a demanda de lítio em constante aumento, garantir um fornecimento doméstico confiável e sustentável de lítio torna-se cada vez mais essencial. Os Estados Unidos tradicionalmente dependem fortemente do lítio importado para atender às suas crescentes necessidades - depende da Argentina e do Chile para 90% de seu lítio importado de 2016 a 2019, de acordo com o Ministério de Energia. No entanto, essa dependência de fontes estrangeiras deixa o país vulnerável a interrupções na cadeia de fornecimento e a volatilidade de preços.
Os Estados Unidos têm atualmente apenas uma mina de lítio ativa, em Nevada, embora outras estejam em produção. Com US$ 2,8 bilhões em doações da Lei de Investimentos e Empregos em Infraestrutura destinados à fabricação e processamento de baterias, os EUA pretendem reduzir sua dependência do lítio importado.
O desenvolvimento da tecnologia DLC está alinhado com os esforços do governo para estabelecer uma cadeia de fornecimento de lítio mais resiliente e autossuficiente. Ao adotar a tecnologia DLC, os Estados Unidos podem alavancar seus abundantes recursos de lítio, como os da Formação Smackover, no Arkansas, para criar um ecossistema robusto de produção doméstica de lítio. A adoção da tecnologia DLC na cadeia de fornecimento de lítio beneficia os Estados Unidos e tem implicações globais. À medida que os países em todo o mundo estabelecem metas ambiciosas para a adoção de veículos elétricos e implantação de energia renovável, a tecnologia DLC pode ajudar os produtores de lítio de forma mais eficiente e sustentável a atender à crescente demanda por lítio. Hoje, o processo tradicional de conversão em duas etapas é a maneira comprovada e confiável de produzir hidróxido de sódio. Em muitas áreas de processamento industrial, a Veolia está trabalhando em novas tecnologias, como a DLC, para levá-las à prontidão comercial.
A Veolia é líder na eficiência da produção de lítio
A tecnologia DLC da Veolia é melhor aplicada quando desenvolvida em conjunto com fornecedores de tecnologia de extração direta de lítio (DLE). A consideração adequada dos fluxos de reciclagem como parte da tecnologia DLE pode tornar os projetos gerais mais bem-sucedidos, melhorando os rendimentos e fornecendo acesso a hidróxido de lítio de maior pureza, que é importante para domesticar o suprimento de lítio do país.
À medida que o mundo continua a adotar soluções de energia sustentável, a produção eficiente de lítio é uma das oportunidades mais significativas. A Veolia desenvolveu expertise em várias regiões, resolvendo desafios de engenharia, otimizando operações e criando uma transformação ecológica para os clientes.
Saiba mais sobre as capacidades de processamento de lítio da Veolia e entre em contato com nossa equipe para saber como a tecnologia DLC pode melhorar seu projeto e criar rendimentos de lítio mais altos com os melhores padrões de pureza.
