Estudio de factibilidad para la recuperación de agua de las salmueras del Salar de Atacama en el proceso de extracción de litio

Abstract

El sistema actual de extracción de litio en Chile, y buena parte del mundo, está basado en la extracción de salmuera desde las napas subterráneas de cuencas salinas, para su posterior evaporación al ambiente en piscinas de gran superficie. En ese sentido, las aguas, al ser de gran salinidad, presentan una amplia variedad de minerales claves para la economía moderna. Ahora, el gran problema de este tipo de extracción es la degradación a largo plazo de los complejos ecosistemas colindantes a las cuencas, los cuales se han visto afectados por las faenas mineras de manera importante. Lo anterior puede tener por consecuencia la eventual destrucción de los equilibrios naturales de la zona, generando un daño irreversible. En razón a lo anterior, se modeló una planta piloto que fuera capaz de reemplazar parte de la producción actual de litio de la zona. Se buscó que esta pudiese recuperar parte del agua y reinyectarla al salar, de manera que se mantenga un mejor balance de la zona, haciendo más sustentable la extracción. Para lograr esto, se realizó un análisis cualitativo y cuantitativo de las tecnologías comerciales de desalinización, escogiendo modelar finalmente una planta TVC-MED. El modelo creado en Matlab consideró varios supuestos lógicos, así como pérdidas termodinámicas que buscaban acercarle lo más posible a la realidad. Luego, se consideraron 30 casos de estudio para ser introducidos dentro del código finalizado. Una vez analizados los casos, se escogió aquel que entregaba las mejores características termodinámicas para el proceso de desalación. Los resultados que se obtuvieron de la planta de 5 efectos modelada fueron: flujo de salmuera final Mb,t = 114,2 [kg/s], flujo de condensado final Mc,t = 55,62 [kg/s], una salinidad de 260.260 [ppm] y un GOR de 7,71. Por lo tanto, la factibilidad técnica de la planta fue probada, entregando un flujo capaz de producir cerca de 11.907,68 [ton/año] de litio y devolviendo 1.754.032 [m3/año] de agua al salar. La planta diseñada cubre el 14 % de la producción, devolviendo un 3,2 % del déficit hídrico actual. Así, escalando al máximo la producción para cubrir toda la primera etapa, se recupera cerca de un 23 % del total del proceso, obteniendo cerca del 40 % del agua que se perdía en la primera fase del proceso. Para entregarle la energía necesaria a la planta desalinizadora, se diseñó un sistema de concentración solar tipo Fresnel lineal con 24 [hrs] de operación, respaldado con almacenamiento y una caldera a gas. La evaluación económica reveló que, para el proyecto puro, se tiene un VAN de 371.448.944 [$US] y una TIR de 27 %, dando en principio factibilidad económica a la planta. Se realizó, además, un estudio de sensibilidad que entregó, en el peor de los casos, un VAN medio de 56.192.959 [$US] y una TIR de cerca del 13 %, confirmando la factibilidad económica del estudio. Se confirmó, por tanto, la factibilidad tecnoeconómica.