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INVESTIGACI脫N Y DESARROLLO
La CNEA investiga la obtenci贸n de litio 7, un insumo clave de la industria nuclear con potencial exportador
Mar 22
noviembre 2022
22 noviembre 2022
Investigadores de la CNEA buscan desarrollar un m茅todo para la separaci贸n de litio 7 y litio 6. El litio 7 es un insumo utilizado para la limpieza de agua en las centrales nucleares. Rusia es el 煤nico proveedor mundial de litio 7. Los valores econ贸micos frente al carbonato de litio.
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La Comisi贸n Nacional de Energ铆a At贸mica (CNEA) comenz贸 a trabajar en una serie de proyectos de investigaci贸n vinculados con la descarbonizaci贸n energ茅tica. Una de estas l铆neas apunta a la obtenci贸n de litio 7, un insumo clave en la industria nuclear mundial y con potencial exportador.

El Ministerio de Ciencia, Tecnolog铆a e Innovaci贸n y la Agencia I+D+i presentaron a principios de noviembre los resultados de la convocatoria a Proyectos Estrat茅gicos para la Transici贸n Energ茅tica, un instrumento de financiamiento que busca fortalecer las capacidades cient铆ficas, tecnol贸gicas y de innovaci贸n locales que aporten al proceso de transici贸n energ茅tica nacional.

En total fueron adjudicados 13 proyectos de 25 instituciones p煤blicas y privadas por 1.170 millones de pesos.

Tres de los proyectos adjudicados est谩n integrados por investigadores de la CNEA. Uno de estos es para el desarrollo de generadores basados en pilas de combustible de 贸xido s贸lido alimentadas con hidr贸geno producido a partir de combustibles tradicionales. En cambio, los restantes proyectos apuntan a darle valor agregado al litio.

Is贸topos del litio

Uno de los dos proyectos vinculados con el litio consiste en desarrollar un 鈥渕茅todo ambientalmente benigno鈥 para la separaci贸n de litio 7 y litio 6.

El litio es un elemento abundante en la naturaleza. Es un metal con una demanda creciente debido a la transici贸n energ茅tica, para la fabricaci贸n de bater铆as para veh铆culos el茅ctricos, por ejemplo. Este metal se encuentra en la naturaleza en sus is贸topos m谩s estables: el litio 7 y el litio 6. El 92% del litio que se encuentra en la naturaleza es litio 7, mientras que el restante 8% es litio 6.

Esta distinci贸n no reviste inter茅s para la industria de las bater铆as el茅ctricas. No obstante, la separaci贸n del litio 7 y 6 tiene una relevancia central para la industria nuclear y posee un valor econ贸mico mucho mayor que el carbonato de litio grado bater铆a.

Aplicaciones

En el mundo, el litio 7 es utilizado centralmente para la limpieza del circuito primario en las centrales nucleares, ya sea tanto en reactores de agua pesada (como las centrales argentinas) como de agua liviana.

鈥淓l is贸topo 7 se utiliza principalmente para la limpieza de los reactores nucleares de agua pesada y de agua presurizada. Es muy reactivo como el sodio o el potasio y tiene la capacidad de absorber neutrones, lo que permite limpiar el agua en esos reactores鈥, explic贸 a EconoJournal Roberto Zysler, investigador al frente de la Gerencia de 脕rea de Investigaci贸n y Aplicaciones No Nucleares de la CNEA.

Por el lado del litio 6, su gran potencial econ贸mico esta ligado al desarrollo de las centrales de fusi贸n nuclear, una tecnolog铆a todav铆a lejana en lo comercial. No obstante, Zysler destac贸 que puede ser utilizado tambi茅n como insumo para la fabricaci贸n de detectores de neutrones.

Los detectores de neutrones son utilizados para evitar el tr谩fico ilegal de materiales y desechos nucleares. Utilizan como insumo el helio tres, un is贸topo del helio escaso en la naturaleza.

鈥淒ebido a los actos terroristas del 2001, hay muy poco helio tres, que hasta hace unos a帽os atr谩s se consegu铆a relativamente f谩cil. Se lo utiliza para los detectores de neutrones. Entonces no consegu铆s helio 3 para otras aplicaciones, como criogenia. El litio 6 podr铆a ser una alternativa, permitir铆a hacer detectores de neutrones de estado s贸lido鈥, dijo el investigador.

Valor econ贸mico

El litio 7 y el litio 6 no tienen una demanda relevante en t茅rminos de cantidades, pero su valor econ贸mico supera ampliamente al del carbonato de litio.

El precio spot internacional de referencia del carbonato de litio es de US$ 70 por kilo. En cambio, seg煤n Zysler, 鈥渟i hablamos de hidr贸xido de litio con un 99,95% de litio 7 esta en aproximadamente 10.000 d贸lares por kilo, mientras que el litio 6 llega a 90.000 d贸lares el kilo鈥.

La industria de generaci贸n nucleoel茅ctrica demanda mundialmente algo m谩s de una tonelada de litio 7 por a帽o, seg煤n la Asociaci贸n Nuclear Mundial. La demanda crecer谩 en funci贸n de c贸mo evolucione la industria nuclear. Por ejemplo, el desarrollo de reactores nucleares modulares podr铆a tener un impacto significativo en la demanda del insumo.

Otro aspecto que agrega valor econ贸mico es la posibilidad de exportaci贸n. Rusia y China son los 煤nicos pa铆ses que separan litio 7 y litio 6, siendo Rusia el 煤nico exportador del insumo.

Al igual que con los hidrocarburos, Estados Unidos y Europa buscan reducir su dependencia de los combustibles e insumos nucleares rusos, lo que abre la posibilidad a nuevos proveedores. 鈥淓stados Unidos despu茅s de la Guerra Fr铆a utiliz贸 a Rusia como proveedor. Hoy se esta dando cuenta que tampoco le sirve y tiene una necesidad importante鈥, dijo Zysler.

Ambientalmente benigno

El hecho de que Rusia sea el 煤nico proveedor mundial de litio 7 esta vinculado con el m茅todo de obtenci贸n. El proceso m谩s conocido y difundido de separaci贸n de los is贸topos del litio utiliza mercurio como insumo.

鈥淐on el mercurio se deben tomar infinitas precauciones. De los operarios, del lugar mismo, que no haya desechos y dem谩s鈥, explic贸 Zysler.

Por este motivo, en CNEA buscan desarrollar un m茅todo de separaci贸n f铆sico o qu铆mico que sea ambientalmente benigno. 鈥淟os m茅todos que se est谩n mirando dentro de la CNEA no incluyen mercurio. Son metodos f铆sicos y qu铆micos, quiz谩s m谩s complicados, en el sentido de que hay que desarrollarlos鈥, subray贸 Zysler.

Al mismo tiempo, se busca que sean m茅todos escalables a escala industrias y de costo razonable. 鈥淗oy por hoy se est谩n desarrollando estas alternativas sin mercurio, que sean ambientalmente amigables, y con relativamente 茅xito. Se vislumbra la luz鈥, se帽al贸 con optimismo.

Electrolito

El otro proyecto de investigaci贸n de la CNEA relacionado con el litio consiste en el desarrollo tecnol贸gico para la producci贸n nacional de electrolito para bater铆as de litio.

El electrolito es un insumo esencial para la fabricaci贸n de celdas y bater铆as de ion-litio. Su funci贸n es la de proporcionar los iones de litio que son el origen de la carga el茅ctrica acumulada en dichos sistemas. M谩s del 85% de la producci贸n del electrolito (hexafluorofosfato de litio, o LiPF6) se concentra en empresas asi谩ticas.

La propuesta es desarrollar la producci贸n nacional de electrolito para bater铆as de ion-litio a partir de la s铆ntesis de la sal LiPF6 y la formulaci贸n de la preparaci贸n de soluciones espec铆ficas para tal fin.

El proyecto incluye la s铆ntesis de LiPF6 a escala laboratorio (1-10 gramos) y el posterior desarrollo en una escala de 500-1000 gramos, finalizando con el dise帽o conceptual de una planta de producci贸n de aproximadamente 2 toneladas anuales.

La Gerencia Complejo Tecnol贸gico Pilcaniyeu (CNEA), YPF Tecnolog铆a SA, CLORAR Ingenier铆a SA y el Centro de Qu铆mica Inorg谩nica CEQUINOR-CONICET participan en este proyecto.

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