Laboratório Temático: Acompanhando a Jornada do Lítio no Salar de Atacama no Chile

Lítio é inquestionavelmente a principal matéria-prima na tecnologia de baterias. Com demanda esperada disparar de 1,2 milhão de toneladas métricas em 2023 para mais de 3,7 milhões até 2030, veículos elétricos (VE) e fabricantes de baterias estão correndo para garantir capacidade futura.¹

Nossa equipe recentemente viu em primeira mão a jornada do lítio desde o início enquanto continuávamos nossa série Laboratório Temático com uma visita nas operações da SQM no Salar de Atacama rico em lítio no Chile. Em nosso ponto de vista, compreender os diferentes métodos de extração do lítio é crucial para avaliar o potencial de investimentos de companhias operando no setor de mineração de lítio cada vez mais importante. Nesta série, examinamos os métodos de extração em uso atualmente e consideramos como tecnologias emergentes podem moldar a mineração do lítio no Chile e em todo o mundo.

Principais Conclusões

• O Chile visa aumentar ainda mais sua presença e participação no mercado de lítio, impulsionado pela capacidade da SQM em aumentar os volumes.
• Fontes de salmoura de lítio são significativamente menos intensos em carbono do que o lítio de rocha dura, outro tipo de fonte. Esta característica é um motivo pelo qual a localização do Chile no tão famoso Triângulo do Lítio é tão estratégica.
• Extração Direta de Lítio (DLE), tecnologia de extração relativamente nova, tem potencial significante, porém, em nosso ponto de vista, deve-se equilibrar otimismo de longo prazo com cuidado a curto prazo.

SQM é a Joia da Coroa Econômica do Chile

A SQM é um dos maiores produtores de lítio do mundo com participação de mercado estimada em 20% e 210.000 toneladas métricas de capacidade de produção de lítio.² Sua capacidade inclui tanto carbonato de lítio como hidróxido de lítio processado quimicamente, os dois principais insumos de baterias à base de lítio. Apoiada por recomendações de despesas de capital na ordem de $2,2 bilhões entre 2023 e 2025, a companhia visa aumentar sua capacidade no Chile para 310.000 toneladas métricas.³  

A SQM é conhecida por sua estratégia de contratos de curto prazo, principalmente firmando contratos no preço de mercado com clientes grandes. No mais recente trimestre, os preços médios chegaram a $51.000/tonelada métrica.⁴ Esta proeza financeira é o motivo pelo qual a SQM é a central geradora econômica para o Chile.

Em 2022, a SQM contribuiu com $5 bilhões para os cofres do Chile, mais do que qualquer outra companhia.⁵ A companhia principalmente contribui com o tesouro estadual através de pagamentos de locação para a CORFO (Corporação de Fomento à Produção), corporação de desenvolvimento da produção do governo, assim como com o imposto de renda.

Extração do Lítio 101: Salmoura x Rocha Dura

As duas principais fontes de extração do lítio são salmoura e rocha dura e seus usos dependem grandemente da geografia. O Triângulo do Lítio composto por Argentina, Bolívia e Chile, que juntos representavam 53% das reservas de lítio do mundo no começo de 2023, é rico em depósitos de salmoura.⁶ O que vimos no Salar de Atacama, as operações de lítio e refinação da SQM envolvem sete etapas:

1. Extração da salmoura: A SQM perfura poços no Salar de Atacama para acessar a salmoura rica em lítio sob a superfície. A salmoura é, então, bombeada para a superfície.
2. Concentração da salmoura: A salmoura extraída é transportada para reservatórios de evaporação. Evaporação solar permite que a água evapore, aumentando a concentração de lítio.
3. Remoção de impurezas: Durante a evaporação, impurezas como magnésio, potássio e cálcio são concentradas. A SQM usa tratamentos químicos para remover tais impurezas e garantir uma solução salmoura de alta pureza.
4. Precipitação do carbonato de lítio: Carbonato de sódio é adicionado à salmoura concentrada fazendo com que o carbonato de lítio precipite. O precipitado é separado e coletado.
5. Secagem e refinação do carbonato de lítio: O carbonato de lítio coletado é lavado, seco e refinado para remoção de qualquer impureza e umidade remanescentes, resultando em carbonato de lítio de alta pureza.
6. Refinação adicional (opcional): Dependendo das necessidades do cliente, a SQM pode realizar uma nova refinação para produção de hidróxido de lítio ou outros compostos de lítio.
7. Envase e transporte: O produto lítio final é envasado e transportado para os clientes, incluindo fabricantes de baterias para uso em diversas aplicações.

A extração de rocha dura envolve técnicas de mineração mais tradicionais para extração de espodumênio, mineral que contém lítio. O minério extraído passa por uma série de processos de britagem, moagem e concentração antes de ser convertido em produtos químicos de lítio. Fontes de rocha dura são abundantes em países como Austrália e Canadá.

Ao comparar fontes de lítio de salmoura e rocha dura, a intensidade de carbono é o principal fator a ser considerado. Produtos químicos de lítio derivados de fontes de rocha dura podem ter intensidade de carbono três vezes maior do que as fontes de salmoura, dada a energia necessária.⁷ Atualmente, as fontes de salmoura contribuem com 39% do suprimento de lítio extraído no mundo.⁸

Extração Direta de Lítio Ainda em Desenvolvimento, a SQM Foca em Nova Tecnologia de Salmoura

A extração direta de lítio (DLE) extrai o lítio diretamente da salmoura sem a necessidade de evaporação, o que pode resultar em processo menos intenso em energia e com menor impacto ambiental. Conceitualmente, a DLE é conhecida por décadas, porém, o interesse na comercialização da tecnologia vem crescendo conforme as companhias exploram formas adicionais de originação do lítio. Benefícios potenciais que a DLE pode oferecer com relação aos métodos tradicionais de extração:

• Redução da pegada ecológica: Sistemas completos de DLE podem dramaticamente reduzir o uso de solo, energia e água. As técnicas atuais de evaporação usam 200 metros cúbicos de água para produção do equivalente a uma tonelada de carbonato de lítio.⁹ No entanto, a startup Clean Tech Lithium para DLE visa produzir carbonato de lítio com uma taxa muito menor, ou seja, na ordem de 2 metros cúbicos de água por tonelada.¹⁰ Encorajadores testes dos atuantes em DLE Livent e Lilac Solutions geraram economias similares de água.¹¹
• Melhores concentrações de lítio: A viabilidade da fonte de salmoura é parcialmente ditada pela concentração de lítio que naturalmente varia por região. Projetos pilotos de DLE alcançaram produtividade de lítio na ordem de 70–90%, e até 99%, comparando com uma taxa típica de recuperação de 50% para projetos tradicionais de evaporação.^{12, 13} Esta taxa de recuperação pode melhorar os resultados para recursos desenvolvidos e dar apoio à extração de lítio em áreas que eram previamente inviáveis.
• Cronogramas acelerados de extração: A DLE pode dramaticamente acelerar os cronogramas de extração de lítio a partir de fontes de salmoura. Atualmente, um reservatório de evaporação normalmente demora de 18 a 24 meses para produzir produtos comerciais dependendo das condições climáticas.^{14, 15} Testes piloto de DLE foram capazes de condensar este processo para dias ou até mesmo horas.¹⁶

Por mais promissora que a DLE possa ser, ela ainda está nas primeiras etapas de desenvolvimento e tem alguns obstáculos para superar antes que sua ampla adoção possa ocorrer. Em nossa visita às instalações, A SQM observou que cada depósito de salmoura possui características únicas, tais como concentração de lítio e níveis de impureza. Características como estas podem complicar a implantação em larga escala da DLE, pelo menos no futuro próximo. Em vez disso, a SQM destacou como a companhia pode fazer com que sua tecnologia de evaporação da salmoura seja mais eficiente e rentável. Por exemplo, usando novos trocadores de calor que são mais eficientes com relação à transferência de calor, a SQM pode reduzir a quantidade de energia necessária para evaporar a salmoura, tornando o processo mais sustentável. Para produzir um produto com melhor qualidade, a SQM também está usando novos métodos de evaporação da salmoura uniformemente.

Conclusão: VE e Tecnologia de Baterias Começam com a Extração do Lítio

Seja com salmoura, rocha dura ou DLE, os mineradores de lítio e suas técnicas de extração desempenham um papel crítico na trajetória da transição de energia, pois sem o lítio não pode existir bateria para VE. A SQM é um desses mineradores e nosso recente Laboratório Temático confirmou-nos que suas técnicas possuem potencial para alavancar a indústria. Além disso, novas tecnologias como DLE podem ocasionalmente reforçar as fontes existentes de salmoura enquanto expandem a gama de geografias onde a mineração do lítio é viável. Em nosso ponto de vista, é importante monitorar tais desenvolvimentos quando da avaliação da exposição do lítio, pois nem todas as fontes de lítio são criadas igualmente.