Análisis del rendimiento de un sistema de electrodiálisis con membrana catiónica para la recuperación de hidróxido de litio a partir de cloruro de litio.
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Date
2025
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
La extracción eficiente de minerales de interés en salmueras es una prioridad tecnológica, destacando el litio por su papel clave en el almacenamiento de energía y el desarrollo de tecnologías limpias. Si bien la evaporación solar es el método predominante para su recuperación, enfrenta importantes limitaciones debido a su larga duración y elevados costos económicos y ambientales. Esto ha incentivado la investigación de alternativas más sostenibles y eficientes, como la electrodiálisis.
El objetivo de este estudio es analizar un sistema de electrodiálisis diseñado específicamente para la recuperación de hidróxido de litio (LiOH) a partir de una solución alimentadora de cloruro de litio (LiCl). Este sistema consta de una celda tipo H y una membrana de intercambio catiónico, y su evaluación se centra en sus propiedades físicas, electroquímicas y eficiencia.
Desde el punto de vista físico, se observó que el proceso de electrodiálisis genera incrustaciones de material inerte en la superficie de la membrana, constituidas por partículas de litio que no logran atravesarla hacia el compartimiento catódico. Este fenómeno perjudica la funcionalidad de la membrana y reduce la eficiencia global del sistema. Los análisis electroquímicos, realizados mediante voltametria cíclica, espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) y cronopotenciometría, mostraron un incremento significativo en la resistencia eléctrica de la membrana durante el proceso. En particular, se registró que dicha resistencia aumenta más de tres veces su valor inicial tras periodos prolongados de operación, afectando negativamente el rendimiento del sistema. En términos de eficiencia, se identificó que las condiciones óptimas corresponden a configuraciones con menor concentración inicial de LiCl, máxima densidad de corriente y tiempos de operación adecuados, logrando una eficiencia de recuperación del 23%. Por el contrario, a concentraciones iniciales más altas, la saturación temprana de la membrana disminuye considerablemente la eficiencia del proceso.
En conclusión, el estudio destaca el potencial del sistema de electrodiálisis como alternativa sostenible para la extracción de litio, aunque también resalta sus limitaciones. Para maximizar su viabilidad en aplicaciones a gran escala, será esencial desarrollar estrategias que reduzcan la formación de incrustaciones y el incremento de la resistencia eléctrica de la membrana, mejorando así su desempeño y eficiencia.
Description
Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a en Civil Químico/a.
Keywords
Minería, Litio, Tecnología verde, Electroquímica