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Researchers from IST and LNEG develop method for lithium extraction 14-12-2017


Investigadores do IST e LNEG desenvolvem método mais eficiente e económico para a obtenção de compostos de lítio


Uma equipa de investigadores do Centro de Estudos em Inovação e Políticas de Gestão (IN+), do Instituto Superior Técnico (IST), do Centro de Recursos Naturais e Ambiente (CERENA, IST) e do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG), desenvolveu um método simplificado de processamento de minérios de lítio existentes em Portugal, contendo lepidolite proveniente da região de Gonçalo, na Guarda. Este método permite reduzir o consumo energético da extração de lítio do minério, tornando o processo mais eficiente e económico.

Nos últimos anos, o lítio tem-se destacado como um recurso fundamental devido ao seu uso na produção de baterias para telemóveis, computadores e veículos elétricos e híbridos. Portugal é o 6º maior produtor de lítio a nível mundial. No entanto, o “lítio português” é, em grande parte, usado em aplicações cerâmicas, devido ao custo e dificuldade em obter carbonato de lítio das reservas existentes em Portugal (petalite, lepidolite, ambligonite e espodumena), quando comparadas com os lagos salgados existentes na América do Sul, as salmouras.

O carbonato de lítio é a habitual “commodity” usada no fabrico de elétrodos para as baterias e a sua extração do minério dos jazigos portugueses, pelo método tradicional, requer uma reação a temperaturas na ordem dos 900 a 1100°C. Este é um fator importante no custo do processo.


O Método

O método desenvolvido pelas equipas do IST e LNEG recorre a um tipo de moagem que origina uma ativação mecânica da lepidolite, em vez da calcinação do minério. O novo método permite recuperar acima de 90% do lítio existente na lepidolite, sob a forma de carbonato de lítio, evitando os gastos energéticos e os consequentes custos associados às altas temperaturas do método tradicional. “Este método pode tornar as fontes de lítio existentes em Portugal mais atrativas e competitivas,” referem os investigadores do IST e do LNEG.

Nathália Vieceli, a aluna de doutoramento do IN+/IST que estudou o potencial deste novo método, sob orientação da Profª Fernanda Margarido do IN+ e do Prof.º Fernando Durão do CERENA, explica: “É uma técnica bastante simples: envolve moagem, digestão com ácido sulfúrico e lixiviação com água, permitindo produzir carbonato de lítio após algumas etapas de purificação”. Relativamente aos benefícios deste novo método, Nathália refere: “Em termos de consumo energético, a diferença entre os dois métodos é muito significativa: entre os 900ºC a 1100°C no método tradicional, durante a calcinação, e as temperaturas do processo que desenvolvemos, que são no máximo de 150°C na fase da digestão com ácido”.

A utilização deste método desenvolvido pelas equipas do IST e LNEG requer, no futuro, a realização de estudos de impacto ambiental e a otimização do processo em conjunto com a indústria mineira. “A aplicação, em grande escala, da moagem de alta energia é um desafio de engenharia para a indústria minero-metalúrgica,” refere o Investigador Carlos Nogueira do LNEG. Além disso, o potencial de aplicação deste processo aos outros minérios existentes em Portugal deve ainda ser avaliado.

Apesar disso, a aplicação deste método parece ter já assegurado o interesse da indústria. Fernanda Margarido, professora associada e investigadora no IN+, afirma: “Através do ResearchGate temos tido muitos pedidos dos artigos que publicámos, não só de académicos, mas principalmente de técnicos da indústria sul-africana e australiana. O grande interesse destes trabalhos é a nível industrial”.

Neste momento, a equipa de investigadores espera pela aprovação da patente nacional e internacional, com o apoio do Instituto Superior Técnico e do LNEG. A utilização deste método poderá atrair o interesse de empresas da indústria mineira no país para o processamento do minério em grande escala, trazendo vantagens económicas a nível nacional.


Economia Circular

O Laboratório de Gestão e Processamento de Resíduos do IN+, no qual foi realizada grande parte deste trabalho, tem desenvolvido também, desde há muitos anos, atividades de I&D na área da reciclagem de baterias e, mais recentemente, baterias de iões de lítio, também em colaboração com o LNEG. O objetivo é recuperar e valorizar os metais estratégicos contidos nestes resíduos.

“Quando um produto termina o seu ciclo de vida não deveria ir para aterro. Os materiais que o constituem têm que ser recuperados,” afirma a Professora Fernanda Margarido, responsável pelo Laboratório. E continua: “É impossível ter lítio suficiente para fazer baterias só a partir dos recursos primários, portanto o lítio que está em circulação tem que ser recuperado. Além disso, a sua concentração nas baterias é superior à concentração nos minérios, ou seja, obtém-se maior quantidade de lítio a partir de uma quantidade menor de material”.

De facto, a mesma equipa de investigadores conseguiu obter uma extração superior a 90% de lítio de baterias de computadores portáteis, através de um método igualmente inovador.

O objetivo do Laboratório de Gestão e Processamento de Resíduos do IN+ é promover a Economia Circular ao reciclar as baterias de iões-lítio, evitando a sobre-exploração dos recursos existentes no norte português. A parceria com o LNEG tem sido essencial. As baterias dos veículos elétricos, quando em fim-de-vida, são um novo recurso a explorar. Outros resíduos contendo elementos estratégicos (terras-raras, índio) estão também a ser investigados pelo grupo.


Contactos

Quaisquer questões sobre este trabalho devem ser dirigidas a:
Professora Fernanda Margarido

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