Recientemente, el equipo de Desarrollo de Procesos (ProDevs) del Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Universidad de Chile finalizó la fase de pruebas a escala piloto del proceso LiSa®, una tecnología que concentra y purifica salmueras de litio mientras recupera agua de alta calidad mediante destilación y cristalización por membranas. Esta etapa forma parte del proyecto Fondef IT23I10004, en ejecución desde 2023.
El proceso LiSa® inició su desarrollo en 2018 como una alternativa al método tradicional de extracción de litio basado en piscinas de evaporación solar. La tecnología permite concentrar y purificar la salmuera para producir carbonato o hidróxido de litio, además de recuperar agua de alta calidad, lo que la convierte en una alternativa atractiva para los sistemas de extracción directa de litio (DLE).
El director del proyecto, el Dr. Humberto Estay, señaló que dada las condiciones hipersalinas y de alta variabilidad química que tienen las salmueras existen pocos procesos que son capaces de obtener agua de alta calidad desde esta fuente. Sin embargo, el proceso LiSa® puede recuperar agua, mientras cristaliza sales, operando a temperaturas medias entre 40° y 60°C.
Para el Dr. Estay, estas ventajas abren la posibilidad de utilizar parte del agua contenida en las salmueras para implementar circuitos cerrados en los procesos productivos de litio, sin depender de fuentes externas de agua.
Los estudios a escala de laboratorio permitieron alcanzar el nivel TRL5 de madurez tecnológica, demostrando que la recuperación de agua puede llegar hasta alrededor de un 40% en condición batch de un ciclo, porcentaje que puede elevarse hasta 90 % al realizar múltiples ciclos batch.
Empíricamente se estableció que el proceso puede obtener en total un 80% de recuperación de agua de alta calidad en modo batch y a escala de laboratorio. El líquido recuperado puede reutilizarse en el mismo proceso, recircularse o emplearse como una nueva fuente de agua para otros usos.
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Fuera del laboratorio: LiSa® a escala piloto
La etapa más reciente del proceso LiSa® consistió en validar la tecnología mediante la operación de una planta piloto, construida en colaboración con las empresas Vipure y SIMCO, y operada en la comuna de Tierra Amarilla. Con ello, se alcanzó el nivel de madurez tecnológica TRL7, que acredita su viabilidad operativa fuera del laboratorio.
El sistema utiliza módulos comerciales de membranas de fibra hueca, hechas de material hidrofóbico, por las cuales circula la salmuera a una temperatura determinada. Mediante la interacción de una corriente de salmuera caliente y una corriente de destilado frío, el agua de la salmuera se evapora, se traspasa por los poros de la membrana, se condensa y por ende se puede recuperar como agua fresca.
Las pruebas se realizaron con salmuera real del salar de Maricunga, proporcionada por SIMCO y previamente acondicionada. El circuito operó en modo batch, recirculando la salmuera bajo distintas temperaturas y velocidades de flujo.
Los ensayos replicaron las pruebas desarrolladas en la etapa anterior, tanto a escala laboratorio como piloto, utilizando módulos de membrana comerciales de distintos proveedores. Los resultados mostraron que la temperatura es la variable con mayor impacto en el flux del proceso, mientras que la velocidad de flujo adquiere mayor relevancia a temperaturas más altas.
Asimismo, las pruebas en operación continua evidenciaron un rendimiento estable al inicio y una disminución progresiva asociada a la formación de cristales, comportamiento consistente con el observado en régimen batch.
El principal resultado de esta etapa es que se comprobó que el proceso puede recuperar agua de alta calidad con conductividad eléctrica inferior a 50 μs/cm.
“El pilotaje validó los resultados logrados a escala laboratorio en términos de rendimientos del proceso y de calidad de agua lograda. Adicionalmente, se logró identificar desafíos asociados al diseño del piping del proceso y el manejo de cristales. Un resultado interesante fue que se logró controlar bastante bien la cristalización en los módulos de membrana”, señaló el Dr. Estay.
Para fases posteriores, se evaluará reemplazar los módulos de membranas comerciales por otros fabricados en las propias instalaciones del AMTC, optimizados para reducir consumo energético.
Ahora, el desafío es seguir llevando adelante el proceso LiSa® hasta poder convertirlo en un producto comercializable y así insertarlo en la industria minera. “Nuestra expectativa es poder desarrollar nuevos pilotajes con diferentes salmueras y en otros proyectos, donde también validemos nuestros módulos optimizados. Además, avanzar en los procesos de transferencia de la tecnología a potenciales interesados”, señaló el Dr. Estay.
El equipo ProDevs presentará públicamente los resultados del pilotaje de LiSa® en un seminario que tendrá lugar el viernes 29 de mayo a las 10:00 en el campus Beauchef de la Universidad de Chile. Más detalles sobre el evento e inscripciones en este enlace.
