Los usos múltiples del litio

Por Ricardo Alonso - El Tribuno

Durante muchos años el uso principal del litio fue en la producción de cerámicas, vidrio y aleaciones con el aluminio. Esto cambió con la aparición de las baterías de litio que se utilizan en teléfonos celulares, computadoras personales, tablets, baterías para automóviles eléctricos, baterías para dispositivos electrónicos varios, baterías para almacenar electricidad generada por las energías no convencionales, especialmente la eólica y la solar, baterías para el transporte público masivo, entre otras.

El litio tiene propiedades únicas, singulares, que lo han llevado a formar parte de cientos de aplicaciones industriales y tecnológicas.

Como se sabe, el litio es el más ligero de los metales, con una densidad que es la media del agua, flota sobre nafta y su densidad es equivalente a la madera del pino.

Es un metal alcalino, blanco plateado y blando al punto que se puede cortar con un cuchillo. Es altamente reactivo y actúa enérgicamente con el agua. Tiene la curiosidad de ser uno de los tres elementos que se formó durante el Big Bang, esto es la gran explosión que dio lugar al universo actual.

Durante muchos años el uso principal del litio fue en la producción de cerámicas, vidrio y aleaciones con el aluminio. Esto cambió con la aparición de las baterías de litio que se utilizan en teléfonos celulares, computadoras personales, tablets, baterías para automóviles eléctricos, baterías para dispositivos electrónicos varios, baterías para almacenar electricidad generada por las energías no convencionales, especialmente la eólica y la solar, baterías para el transporte público masivo, entre otras.

Su uso en baterías está relacionado con su baja masa atómica y su alto potencial electroquímico que le da excelentes relaciones carga - peso y potencia-peso y le permite un notable almacenamiento de energía. Una celda típica de batería de ion litio puede generar unos 3,6 voltios, en comparación con 1,5 voltios para celdas de plomo-ácido o zinc-carbono de tamaños similares. Además las baterías de ion litio tienen la ventaja de ser recargables.

Aproximadamente cuatro miligramos de litio están contenidos en la batería de un teléfono celular, siete gramos en la batería de una computadora portátil (laptop), 75 gramos en una batería de carrito eléctrico (como los que se usan en los aeropuertos) y 2.300 gramos en la batería de un vehículo híbrido enchufable.

El bajo coeficiente de expansión térmica del litio y su alta capacidad de calor específico le permiten retener su volumen en un amplio rango de temperaturas y a su vez absorber calor con un mínimo cambio de temperatura. Por lo tanto, a menudo se utiliza en aplicaciones de transferencia de calor, caso de los lubricantes para altas temperaturas, así como en la producción de cerámica, vidrio, aluminio y esmaltes. A propósito son muy conocidos los frascos de perfumes finos, en donde el litio le da gran resistencia al vidrio para que aguanten golpes y cambios de temperatura. Se entiende que el contenido es demasiado valioso como para perderlo por la calidad del vidrio.

Los fundentes son aquellas sustancias que hacen bajar el punto de fusión de las rocas o metales sometidos a elevadas temperaturas. Fundentes de gran eficacia son los minerales de boro y flúor, entre ellos bórax, fluorita y criolita. Un excelente fundente es el óxido de litio que se usa ampliamente en el mundo para bajar el punto de fusión y la viscosidad de los materiales silicatados.

Ello genera esmaltes de gran calidad, que incluyen bajos coeficientes de expansión térmica, como los que se utilizan en utensilios de cocina. En otro orden son muy comunes en el mercado unas grasas coloradas, llamadas justamente grasas de litio. Estas grasas tienen la particularidad de ser hidrófugas, o sea que no se lavan con las lluvias o los chorros de las mangueras de los lavaderos y, además, ser resistentes a las altas temperaturas manteniendo su poder lubricante. También se utiliza para el espesado de aceites industriales.

En los hornos SUBT

Otro uso importante del litio es en metalurgia. El carbonato de litio se usa como aditivo en los hornos de fundición de coladas continuas donde tiene la capacidad de aumentar la fluidez de las escorias. También se utiliza en la fundición de arenas negras, magnetíticas - titaníferas, de ambientes de playas marinas, donde ayuda como fundente rebajando el punto de fusión y aumentando la fluidez de las escorias. El fluoruro de litio es un fundente ideal para las rocas bauxiticas de las cuales se obtiene el aluminio, caso del proceso metalúrgico conocido como "Hall-Héroult", donde el litio baja el punto de fusión y aumenta la resistencia eléctrica.

Cuando se utiliza en soldaduras, el litio tiene la propiedad de reducir el punto de fusión y a la vez evitar la formación de óxidos mediante la eliminación de impurezas.

También se ha descubierto que el litio es eficaz para ayudar a perfeccionar las nano-soldaduras de silicio en componentes electrónicos para bate rías y otros dispositivos.

Un campo especial son las aleaciones del litio con aluminio y también con cadmio, cobre y manganeso, livianas y de alta resistencia mecánica, que se utilizan para fabricar piezas de aviones comerciales o de guerra.

En el espacio SUBT

Se menciona que los ingenieros aeroespaciales de la NASA y los científicos de la Universidad de Alabama están desarrollando una nave espacial de propulsión por impulso de fusión ali mentada por "cristales de di-litio", una mezcla de deuterio y litio-6, que podría reducir de seis a tres meses un viaje de la Tierra a Marte. Puesto a la llama del mechero, el litio da un color rojo carmesí que le es característico. Esta propiedad ha sido aprovechada para utilizar compuestos de litio en colorantes pirotécnicos y oxidantes en fuegos artificiales rojos, así como en bengalas de uso civil y militar. Un tema fundamental es el uso de compuestos de litio para la purificación del aire enrarecido en áreas confinadas tal el caso de submarinos y naves espaciales. Las personas al respirar inhalan oxígeno y exhalan anhídrido carbónico.

De esta manera el oxígeno, el gas de la vida, comienza a consumirse y debe necesariamente renovarse. Para ello se prefiere el hidróxido o el peróxido de litio que son las sales más utilizadas, livianas y efectivas para secuestrar el anhídrido carbónico del aire. Ambos reaccionan con el anhídrido carbónico para formar carbonato de litio. El peróxido de litio, además, libera oxígeno en la reacción lo que colabora en la respirabilidad del ambiente. Por su parte el cloruro de litio y el bromuro de litio son higroscópicos y se utilizan como desecantes en las corrientes de gas, sistemas de aire acondicionado y deshumificadores. 

Otros usos son en la elaboración de cauchos sintéticos y plásticos, química orgánica y de polímeros, aplicaciones militares y nucleares, óptica infrarroja y ultravioleta, productos farmacéuticos y una amplia gama de aplicaciones en las industrias y las tec    nologías modernas. 

Los isótopos de litio (Li-6 y Li-7) tienen aplicaciones en el campo atómico, sea para la absorción de neutrones, producción de tritio, o refrigeración de los reactores nucleares. 

El litio utilizado en medicina, demostró ser útil en el tratamiento de algunos desórdenes mentales entre los que se mencionan las patologías maníaco - depresivas (bipolaridad), trastorno esquizoafectivo, la depresión mayor cíclica y las cefaleas en racimo. 

Reportes internacionales del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) informaron que para 2017, los usos del litio fueron baterías (39%), cerámica y vidrio (30%), grasas lubricantes (8%), metalurgia (5%), polímeros y tratamiento de aire (8%), aluminio (1%), usos varios (8%).

En la última década se ha incrementado geométricamente su uso en las baterías de litio. Los geólogos han explorado los continentes y han incrementado notablemente el recurso y las reservas de litio.

Para 2017 se cuantificaron recursos por 40 millones de toneladas, en distintos tipos de yacimientos, según el siguiente orden de importancia expresado en millones de toneladas: Argentina (9), Bolivia (9), Chile (7,5), China (7), Australia (2), Canadá (2), Congo (1), Rusia (1) y Serbia (1). Sin lugar a dudas, el litio es uno de los más interesantes de los minerales industriales y podría eventualmente dar lugar al nacimiento de una nueva era, tal como lo hicieron otros metales y no metales a lo largo de la historia de la humanidad.