Estudio experimental sobre la reinyección de salmueras de litio en lechos de halita

Abstract

El litio ha experimentado un auge significativo en los últimos años debido al crecimiento explosivo del mercado de las baterías de iones de litio. Este mineral es fundamental para el desarrollo de la electromovilidad, lo que ha incrementado su demanda a nivel global. Este se obtiene principalmente de dos fuentes: mineral de roca (pegmatitas) y salmueras, siendo estas últimas las más abundantes y concentradas en la región conocida como el “triángulo del litio”, que abarca el norte de Chile y Argentina, y el sur de Bolivia.

El método tradicional de extracción de litio en salmueras consiste en bombear la salmuera desde los salares y dejarla evaporar en piscinas, un proceso que puede durar entre 10 y 24 meses y que implica la pérdida de grandes volúmenes de agua. Ante las limitaciones económicas y ambientales de este método, se han explorado tecnologías de Extracción Directa de Litio (DLE), que permiten separar el litio de la salmuera de manera más eficiente y con menor impacto ambiental, con la posibilidad de devolver el resto de la salmuera al medio, en un proceso denominado reinyección. Sin embargo, la falta de estudios detallados sobre los efectos de la reinyección de salmueras genera incertidumbre, lo que dificulta la implementación de estrategias sostenibles y limita la viabilidad a largo plazo de estos proyectos.

En este estudio experimental se abordó el problema de la reinyección de salmueras de litio en lechos de halita. Dado que la reinyección de salmueras gastadas en salares es una técnica poco estudiada, se tuvo como objetivo evaluar cómo esta afecta la conductividad hidráulica y la disolución de un lecho de halita, simulando condiciones similares a las de un salar. Para ello, se diseñó un montaje experimental que consistió en una columna de acrílico rellena con sal de mesa (NaCl), a través de la cual se inyectó salmuera a diferentes velocidades (1,3 cm/min, 2,0 cm/min y 3,6 cm/min) y concentraciones de sal iniciales (296,1- 310,5 g/l). Se midieron las pérdidas de carga inducida por el lecho de sal, los caudales de salida y la conductividad eléctrica de la salmuera de salida, y se calcularon las conductividades hidráulicas y las concentraciones de la salmuera de salida en función del tiempo. Se realizaron nueve experimentos en total, cada uno con una duración de 90 minutos, y se analizaron los resultados en términos de la variación de la conductividad hidráulica y la concentración de salmuera de salida.

Los resultados mostraron que la velocidad de inyección y la concentración de la salmuera de entrada tienen un impacto significativo en la disolución del lecho de halita. Se observó que, en general, a mayor velocidad de inyección, mayor fue el aumento en la concentración de la salmuera de salida, especialmente en casos donde la concentración de entrada era más baja. Sin embargo, no se pudo establecer una tendencia clara en la variación de la conductividad hidráulica en el tiempo, lo que sugiere la influencia de otros factores no controlados, como la presencia de burbujas de aire o la falta de homogeneidad en la compactación del lecho.