MARCELO AZEVEDO, MAGDALENA BACZYŃSKA, KEN HOFFMAN Y ALEKSANDRA KRAUZE

A pesar de las expectativas de que la demanda de litio aumentará de, aproximadamente, 500.000 toneladas métricas de carbonato de litio equivalente (CLE) en 2021 a unos tres o cuatro millones de toneladas métricas en 2030, creemos que la industria del litio será capaz de proporcionar suficiente producto para abastecer a la floreciente industria de las baterías de iones de litio.

Junto con el aumento de la oferta de litio convencional, que se espera que crezca más de 300% entre 2021 y 2030, la extracción directa de litio (EDL) y el litio directo a producto (LDP) pueden ser los motores que impulsen la capacidad de la industria para responder más rápido a la creciente demanda.

Aunque las tecnologías EDL y LDP están todavía en pañales y sujetas a la volatilidad, dado el crecimiento de la demanda en forma de "palo de hockey" y los plazos de entrega, ofrecen una promesa significativa de aumentar el suministro, reducir la huella ambiental, social y de gobernanza (ASG) de la industria, y disminuir los costos, con una capacidad ya anunciada que contribuye a alrededor del 10% del suministro de litio de 2030, así como a otros proyectos menos avanzados en fase de desarrollo.

Sin embargo, satisfacer la demanda de litio no será un problema trivial. A pesar del impacto de la COVID-19 en el sector de la automoción, las ventas de vehículos eléctricos (VE) crecieron alrededor del 50% en 2020 y se duplicaron hasta alcanzar, aproximadamente, siete millones de unidades en 2021. Al mismo tiempo, el aumento de la demanda de VE ha hecho que los precios del litio se disparen alrededor del 550% en un año: a principios de marzo de 2022, el precio del carbonato de litio había superado $75,000 dólares por tonelada métrica y el del hidróxido de litio había superado $65,000 dólares por tonelada métrica (en comparación con un promedio de cinco años de unos $14,500 dólares por tonelada métrica).

El litio es necesario para producir, prácticamente, todas las baterías de tracción que se utilizan actualmente en los VE y en la electrónica de consumo. Las baterías de iones de litio (Li-ion) también se utilizan en muchas otras aplicaciones, desde el almacenamiento de energía hasta la movilidad aérea.

Como el contenido de las baterías varía en función de su mezcla de materiales activos, y con la entrada de nuevas tecnologías de baterías en el mercado, hay muchas incertidumbres en torno a cómo afectará el mercado de las baterías a la futura demanda de litio.

Por ejemplo, un ánodo de metal de litio, que aumenta la densidad energética de las baterías, tiene casi el doble de necesidades de litio por kilovatio-hora en comparación con las actuales mezclas ampliamente utilizadas que incorporan un ánodo de grafito.

La extracción directa de litio y el litio directo a producto ofrecen una promesa significativa de aumentar el suministro de litio, reducir la huella ambiental, social y de gobernanza de la industria, y disminuir los costos.

Entonces, ¿habrá suficiente litio para cubrir las necesidades de un nuevo mundo electrificado? Tal y como comentamos en nuestro reciente artículo “The raw-materials challenge: How the metals and mining sector will be at the core of enabling the energy transition” ["El reto de las materias primas: cómo el sector metalúrgico y minero estará en el centro de la transición energética"], llegar a una respuesta meditada y comprender todo el contexto de la oferta y la demanda será crucial para todos los actores de la cadena de valor: empresas mineras, refinerías, fabricantes de baterías y fabricantes de equipo original (FEO) automotriz [original equipment manufacturers u OEM].

FACTORES DE LA DEMANDA DE LITIO
Durante la próxima década, McKinsey prevé un crecimiento continuo de las baterías Li-ion a una tasa compuesta anual de aproximadamente 30%.

Para 2030, los VE, junto con los sistemas de almacenamiento de energía, las bicicletas eléctricas, la electrificación de herramientas y otras aplicaciones que requieren un uso intensivo de baterías, podrían representar entre 4,000 y 4,500 gigavatios-hora de demanda de Li-ion.

No hace mucho, en 2015, menos del 30% de la demanda de litio se destinaba a las baterías; el grueso de la demanda se repartía entre cerámicas y vidrios (35%), y grasas, polvos metalúrgicos, polímeros y otros usos industriales (más del 35%).

Para 2030, se espera que las baterías representen el 95% de la demanda de litio, y las necesidades totales crecerán anualmente del 25 al 26% hasta alcanzar entre 3.3 y 3.8 millones de toneladas métricas de carbonato de litio equivalente, dependiendo de los escenarios descritos en la siguiente gráfica.

EL FUTURO SUMINISTRO DE LITIO
Con esta creciente demanda, ¿debe el mundo preocuparse por el futuro suministro de litio? En 2020, se produjeron un poco más de 0.41 millones de toneladas métricas de carbonato de litio equivalente; en 2021, la producción superó 0.54 millones de toneladas métricas (un aumento interanual del 32%). Nuestro actual análisis de caso base ve una demanda de litio de 3.3 millones de toneladas métricas o una tasa de crecimiento compuesta del 25%.

Debido a los cortos plazos asociados a la nueva producción de litio, solo tenemos visibilidad de 2.7 millones de toneladas métricas de suministro de litio en 2030; esperamos que el resto de la demanda se cubra con las expansiones greenfield [que parten de cero] y brownfield [con instalaciones existentes] recientemente anunciadas.

En la actualidad, casi toda la extracción de litio se realiza en Australia, América Latina y China (lo que equivale al 98% de la producción en 2020). Una serie de proyectos anunciados probablemente introducirá nuevos participantes y zonas geográficas en el mapa de la minería del litio, incluyendo Europa Occidental y Oriental, Rusia y otros miembros de la Comunidad de Estados Independientes (CEI).

Esta base de capacidad declarada debería ser suficiente para que la oferta crezca a un ritmo anual del 20% hasta alcanzar más de 2.7 millones de toneladas métricas de carbonato de litio equivalente para 2030.

Si bien los pronósticos de demanda y oferta indican una industria equilibrada a corto plazo, existe la necesidad potencial de impulsar nuevas capacidades para 2030.

Se prevé que las fuentes adicionales de litio necesarias para cubrir la brecha de suministro provengan de proyectos de minerales y salmueras [minerals and brines] convencionales en fase inicial, de recursos aún desconocidos y de salmueras no convencionales, como las geotérmicas o las de los yacimientos petrolíferos.

Mientras tanto, se espera que nuevas tecnologías como EDL y LDP impulsen la recuperación y la capacidad. Además, el uso de mineral de envío directo (MED) [direct shipping ore o DSO] podría ayudar a mitigar el riesgo de desabastecimiento a corto plazo, como lo hizo en 2018.

ACTIVOS CONVENCIONALES EN FASE INICIAL
Desde países productores de litio bien establecidos, como Australia, Chile, China y Argentina, hasta países con recursos y reservas recientemente cartografiados, como México, Canadá, Bolivia, Estados Unidos y Ucrania, pasando por lugares que no suelen asociarse con el litio, como Siberia, Tailandia, Reino Unido y Perú, la exploración de yacimientos convencionales de "oro blanco" está teniendo lugar en todo el mundo.

Esperamos anuncios sobre nuevas capacidades potenciales en 2022, a medida que algunos de estos proyectos en fase inicial se tornen viables. Este nuevo potencial incluye salmueras convencionales con concentraciones de entre 200 y 2,000 partes por millón (ppm), así como activos de roca dura, en los que son comunes grados de 0.4 a 1.0% de litio.

SALMUERAS NO CONVENCIONALES (GEOTÉRMICAS Y DE YACIMIENTOS PETROLÍFEROS)
El potencial adicional proviene de depósitos no convencionales: salmueras geotérmicas y de yacimientos petrolíferos con grados de 100 a 200 ppm.

La primera opción se centra en proporcionar tanto energía geotérmica limpia como suministro de litio. Aunque todavía no se ha demostrado nada a escala comercial, ya hay proyectos confirmados financieramente en Europa y América del Norte, con algunos activos en fase inicial.

Prevemos que, con el desarrollo de la tecnología y la prueba de los conceptos [proof of concepts], aparecerán más operaciones de salmueras geotérmicas de litio en el mapa mundial, con algunos FEO y empresas automotrices que ya apoyan activos menos avanzados.

Algunos ejemplos son el Grupo Renault, Stellantis y General Motors, que han firmado asociaciones estratégicas y acuerdos de compra con proyectos de litio geotérmico en Europa y Norteamérica.

Además, los proyectos en Norteamérica se enfocan en la extracción de litio de las aguas residuales de los campos petrolíferos. Aunque suele ser de baja calidad, puede ser una base de recursos adicional si se dispone de la tecnología adecuada.

EXTRACCIÓN DIRECTA DE LITIO
Para que las salmueras geotérmicas o de yacimientos petrolíferos tengan éxito como fuente de suministro de litio, será necesario un proceso probado para la extracción directa de litio (EDL). Hay varias empresas que están probando diversos enfoques de EDL.

Aunque sus ideas difieren, el concepto sigue siendo el mismo: dejar que la salmuera fluya a través de un material de unión de litio usando procesos de adsorción, intercambio de iones, separación por membranas o extracción con disolventes, seguido de una solución de pulido para obtener carbonato de litio o hidróxido de litio.

La prometedora tecnología de EDL está siendo considerada actualmente no solo por actores no convencionales, sino también por empresas que tradicionalmente desarrollan activos de salmuera "típicos". La EDL tiene varios beneficios potenciales, entre ellos:

+ eliminar/reducir la huella de las balsas de evaporación

+ reducir los tiempos de producción en comparación con la operación convencional de salmueras

+ aumentar las recuperaciones de alrededor del 40% a más del 80%

+ reducir el uso de agua dulce, que puede ser uno de los factores decisivos a la hora de solicitar una concesión minera en una región con recursos hídricos escasos

+ reducir el uso de reactivos y aumentar la pureza del producto (en términos de magnesio, calcio y boro) en comparación con la operación convencional de salmueras

Hasta la fecha, solo se ha utilizado la EDL por adsorción a escala comercial en Argentina y China. Si la EDL puede ampliarse y extenderse a todos los activos de salmueras, impulsará las capacidades existentes mediante el aumento de las recuperaciones y la reducción de los costos de operación, al tiempo que mejorará los aspectos de sostenibilidad de las operaciones.

LITIO DIRECTO A PRODUCTO
Al igual que la extracción directa de litio, la tecnología de litio directo a producto (LDP) pretende contener solo el metal de litio en un polímero, para luego extraer el litio a un tubo electrolizador y convertirlo en un producto final de litio. Si tiene éxito, este proceso potencial para la producción de litio podría tener un impacto significativo en el suministro.

MINERAL DE ENVÍO DIRECTO
Otra opción para cubrir el riesgo de desabastecimiento a corto plazo, en caso de que se retrase el despliegue de nuevas capacidades, es el suministro de mineral de envío directo al mercado.

Este concentrado de espodumeno de bajo grado puede introducirse en el mercado en un plazo muy breve (menos de un año en el caso de un proyecto brownfield), y las ventas resultantes pueden contribuir a la construcción de una planta de procesamiento de espodumeno a gran escala. La refinación de mineral de envío directo es más costosa y desafiante, pero 2018 proporcionó un ejemplo de cómo se puede hacer.

En medio de un panorama de precios altos y un entorno de mercado desabastecido, las refinerías chinas importaron concentrados de espodumeno de Australia por debajo del 1.5% de óxido de litio (0.7% de litio) para abastecer las necesidades del mercado.

REUTILIZACIÓN Y RECICLAJE
Una pregunta frecuente es si las baterías de iones de litio pueden reciclarse. Con una vida útil prevista de entre diez y quince años para los vehículos de pasajeros, y la posibilidad de ampliar la vida útil de las baterías de los VE mediante su uso en el sector del almacenamiento de energía, se espera que el reciclaje de las baterías aumente durante la década actual, pero no a niveles que cambien las reglas del juego.

Dependiendo del proceso de reciclaje empleado, es posible recuperar entre cero y 80% del litio contenido en las baterías al final de su vida útil. Para 2030, se espera que este suministro secundario represente un poco más del 6% de la producción total de litio.

RIESGO DE SUSTITUCIÓN
Otra cuestión que se plantea es si el litio puede ser sustituido. La mayoría de las aplicaciones de almacenamiento en red tienen una cola de tecnologías más o menos desarrolladas que podrían hacer la tarea: el flujo redox de vanadio, zinc-aire, sodio-azufre, sodio-níquel, etcétera.

Sin embargo, actualmente no existe ningún sustituto del litio para satisfacer las demandas del sector de la movilidad. La única alternativa potencial es la batería de sodio-ion, que, cuando esté totalmente lista para usar, solo podrá abordar aplicaciones de bajo rendimiento. Teniendo en cuenta lo anterior, hay poco riesgo de que la demanda de litio disminuya para 2030.

¿QUÉ SIGUE AHORA?
¿Conseguirá el mundo suficiente litio para la próxima revolución de los VE? Creemos que sí, pero hay que tomar medidas específicas en cada nivel de la cadena de valor del litio:

+ Financiar nuevas tecnologías. Por ejemplo, la extracción directa de litio puede impulsar la producción de litio a partir de salmueras convencionales al aumentar los niveles de recuperación. También puede habilitar la producción de litio a partir de activos en los que el litio está actualmente "bloqueado", como las salmueras geotérmicas o de yacimientos petrolíferos.

+ Explorar nuevos proyectos. En 2021, casi el 90% de la extracción de litio se realizó en solo tres países (Australia, Chile y China). La expansión a otras regiones en busca de nuevas fuentes de litio puede contribuir a desarrollar una nueva base de recursos para la minería.

+ Alerta temprana de las necesidades de los fabricantes Dependiendo de cómo se desarrollen las tecnologías de las baterías, la industria necesitará más carbonato de litio o hidróxido de litio. Por ello, los usuarios finales, como los fabricantes de equipos originales y los que se dedican a la fabricación asistida por ordenador, pueden ayudar señalando con anticipación las especificaciones de los productos y los volúmenes de litio necesarios. Anunciar estas necesidades con suficiente antelación dará a los mineros del litio el tiempo necesario para adaptarse.