La Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) comenzó a trabajar en una serie de proyectos de investigación vinculados con la descarbonización energética. Una de estas líneas apunta a la obtención de litio 7, un insumo clave en la industria nuclear mundial y con potencial exportador.

El Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación y la Agencia I+D+i presentaron a principios de noviembre los resultados de la convocatoria a Proyectos Estratégicos para la Transición Energética, un instrumento de financiamiento que busca fortalecer las capacidades científicas, tecnológicas y de innovación locales que aporten al proceso de transición energética nacional.

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

Tres de los proyectos adjudicados están integrados por investigadores de la CNEA. Uno de estos es para el desarrollo de generadores basados en pilas de combustible de óxido sólido alimentadas con hidrógeno producido a partir de combustibles tradicionales. En cambio, los restantes proyectos apuntan a darle valor agregado al litio.

Isótopos del litio

Uno de los dos proyectos vinculados con el litio consiste en desarrollar un “método ambientalmente benigno” para la separación 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 transición energética, para la fabricación de baterías para vehículos eléctricos, por ejemplo. Este metal se encuentra en la naturaleza en sus isótopos más 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 distinción no reviste interés para la industria de las baterías eléctricas. No obstante, la separación del litio 7 y 6 tiene una relevancia central para la industria nuclear y posee un valor económico mucho mayor que el carbonato de litio grado batería.

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.

“El isótopo 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”, explicó a EconoJournal Roberto Zysler, investigador al frente de la Gerencia de Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares de la CNEA.

Por el lado del litio 6, su gran potencial económico esta ligado al desarrollo de las centrales de fusión nuclear, una tecnología todavía lejana en lo comercial. No obstante, Zysler destacó que puede ser utilizado también como insumo para la fabricación de detectores de neutrones.

Los detectores de neutrones son utilizados para evitar el tráfico ilegal de materiales y desechos nucleares. Utilizan como insumo el helio tres, un isótopo del helio escaso en la naturaleza.

“Debido a los actos terroristas del 2001, hay muy poco helio tres, que hasta hace unos años atrás se conseguía relativamente fácil. Se lo utiliza para los detectores de neutrones. Entonces no conseguís helio 3 para otras aplicaciones, como criogenia. El litio 6 podría ser una alternativa, permitiría hacer detectores de neutrones de estado sólido”, dijo el investigador.

Valor económico

El litio 7 y el litio 6 no tienen una demanda relevante en términos de cantidades, pero su valor económico 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, según Zysler, “si hablamos de hidróxido de litio con un 99,95% de litio 7 esta en aproximadamente 10.000 dólares por kilo, mientras que el litio 6 llega a 90.000 dólares el kilo”.

La industria de generación nucleoeléctrica demanda mundialmente algo más de una tonelada de litio 7 por año, según la Asociación Nuclear Mundial. La demanda crecerá en función de cómo evolucione la industria nuclear. Por ejemplo, el desarrollo de reactores nucleares modulares podría tener un impacto significativo en la demanda del insumo.

Otro aspecto que agrega valor económico es la posibilidad de exportación. Rusia y China son los únicos países que separan litio 7 y litio 6, siendo Rusia el único 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. “Estados Unidos después de la Guerra Fría utilizó a Rusia como proveedor. Hoy se esta dando cuenta que tampoco le sirve y tiene una necesidad importante”, dijo Zysler.

Ambientalmente benigno

El hecho de que Rusia sea el único proveedor mundial de litio 7 esta vinculado con el método de obtención. El proceso más conocido y difundido de separación de los isótopos del litio utiliza mercurio como insumo.

“Con el mercurio se deben tomar infinitas precauciones. De los operarios, del lugar mismo, que no haya desechos y demás”, explicó Zysler.

Por este motivo, en CNEA buscan desarrollar un método de separación físico o químico que sea ambientalmente benigno. “Los métodos que se están mirando dentro de la CNEA no incluyen mercurio. Son metodos físicos y químicos, quizás más complicados, en el sentido de que hay que desarrollarlos”, subrayó Zysler.

Al mismo tiempo, se busca que sean métodos escalables a escala industrias y de costo razonable. “Hoy por hoy se están desarrollando estas alternativas sin mercurio, que sean ambientalmente amigables, y con relativamente éxito. Se vislumbra la luz”, señaló con optimismo.

Electrolito

El otro proyecto de investigación de la CNEA relacionado con el litio consiste en el desarrollo tecnológico para la producción nacional de electrolito para baterías de litio.

El electrolito es un insumo esencial para la fabricación de celdas y baterías de ion-litio. Su función es la de proporcionar los iones de litio que son el origen de la carga eléctrica acumulada en dichos sistemas. Más del 85% de la producción del electrolito (hexafluorofosfato de litio, o LiPF6) se concentra en empresas asiáticas.

La propuesta es desarrollar la producción nacional de electrolito para baterías de ion-litio a partir de la síntesis de la sal LiPF6 y la formulación de la preparación de soluciones específicas para tal fin.

El proyecto incluye la síntesis de LiPF6 a escala laboratorio (1-10 gramos) y el posterior desarrollo en una escala de 500-1000 gramos, finalizando con el diseño conceptual de una planta de producción de aproximadamente 2 toneladas anuales.

La Gerencia Complejo Tecnológico Pilcaniyeu (CNEA), YPF Tecnología SA, CLORAR Ingeniería SA y el Centro de Química Inorgánica CEQUINOR-CONICET participan en este proyecto.