Litio: el desafío de generar una nueva industria

Litio: el desafío de generar una nueva industria

Las energías renovables y la movilidad eléctrica están impulsando su demanda. Si Chile no avanza, podría perder la oportunidad de ser el líder mundial. Fuente: Diario Financiero, 18 de abril de 2017.

Chile tiene los mejores yacimientos de litio del mundo en términos de concentración y condiciones ambientales en la Región de Atacama, posee 50% de las reservas mundiales del mineral y es el lider mundial en producción del “oro blanco”, como también se le conoce, pero así y todo, no ha logrado desarrollar una industria como la del cobre.

El país tiene un enorme potencial, pero si no se sube al carro hoy, podría quedarse fuera del aumento exponencial de la demanda mundial, empujada principalmente por los autos eléctricos y las Energías Renovables (ER) que requieren del mineral para las baterías y sistemas de almacenamiento.

El problema, es que Chile produce principalmente carbonato de litio y en menor medida, hidróxido de litio, que es el que se requiere para el almacenamiento de energía, que es más puro y, por lo mismo, más costoso de producir, pero que logra un mejor precio.

En enero de 20151a Comisión Nacional del Litio (CNL) elaboró un diagnóstico para una nueva política del litio y gobernanza de los salares, que fue lanzada en enero de 2016 por la presidenta Michelle Bachelet. Esto dio pie para el surgimiento de alianzas entre el Gobierno, sector privado y academia, con el fin de dotar de mayor valor agregado a la industria, para avanzar en grados de pureza del mineral y productos más sofisticados.

Conocedores de la industria no dudan que esa es la apuesta a seguir, el impacto económico puede ser significativo y el desarrollo de nuevas tecnologías, de atracción de centros de investigación y científicos, son una pieza clave hacia el posicionamiento futuro.

Escenario de demanda

Desde hace unos años, la demanda por litio es empujada por la circulación de autos eléctricos y vehículos híbridos que necesitan baterías de este mineral para su movilidad en Estados Unidos, Europa y Asia, respondiendo además a normas medioambientales y consumidores cada vez más conscientes del cambio climático.

Hoy, este tipo de transporte -que no alcanza el millón de unidades en el mundo- podría elevarse explosivamente hasta incluso 40 millones de vehículos a 2035, impulsando que la producción mundial del mineral pase de 180.000 toneladas en 2016 a superar el millón de toneladas a esa fecha, según datos de Corfo.

De hecho, la estadounidense Tesla ha declarado que tiene la meta de producir 500 mil vehículos de este tipo al año, mientras a 2025, China pondrá en circulación tres millones de autos eléctricos.

Pero el impulso también vendrá de la demanda de litio para baterías estacionarias con el crecimiento de las Energías Renovables (ER), sobre todo en los países desarrollados, donde ya empiezan a tener una participación importante en sus matrices energéticas.

Según el informe de la CNL, a 2025 la demanda de este “oro blanco” se elevará 8% anual, es decir, se requerirán en total 350.000 a 400.000 toneladas de litio equivalente en ocho arios. Además, la industria de las baterías aumentará significativamente su participación en el consumo de litio, al pasar de 40% en 2014 a 63% de la demanda, aproximadamente, en 2025.

Este documento también recalca que las nuevas tecnologías de baterías requerirán en mayor medida de hidróxido de litio por sobre carbonato de litio, lo que aumentaría la participación de este compuesto dentro del total, pasando de 19% a cerca de 31% al mismo plazo.

Este aspecto es clave, pues 89,4% del mineral que exporta Chile corresponde a carbonato de litio, mientras el hidróxido de litio representa 6,9% según el Anuario de la Minería 2015 de Sernageomin del Ministerio de Minería; de la mano de dos actores, la chilena SQM y Rockwood Lithium, filial de la estadounidense Albemarle.

En ese sentido, el ex secretario ejecutivo de la CNL y consultor minero, Ignacio Moreno, coincide con esta tendencia alcista y proyecta que 80% de la demanda del mineral a 2035 será específicamente para baterías de autos.

Hoy, la industria de baterías crece más de 10% por año y podría hacerlo a tasas entre 15% y 18% en los próximos años impulsando la búsqueda de nuevos yacimientos, comenta Daniela Desormeaux, consultora de signumBOX.

A lo anterior se suma que el mercado del litio se duplicaría en seis o siete arios más suponiendo que la producción crecerá con fuerza por la demanda de baterías de litio, proyecta Moreno.

Eduardo Bitran, vicepresidente ejecutivo de Corfo, señala que hoy el mercado mundial de carbonato de litio moviliza 180.000 toneladas de este mineral, con un precio de US$ 7.000/ton en promedio, no obstante, proyecta que a 2035 se producirían un millón de toneladas de litio en el mundo, con valores que podrían llegar a US$ 10.000/ton en promedio, según el valor agregado que se logre dar.

De ahí que los desafíos de una industria 2.0 de litio impliquen la producción de hidróxido de litio, cuya demanda ya superará a la de carbonato de litio en 2027, debido a sus mejores propiedades para la fabricación de pilas, así como por una búsqueda por dar mayor valor agregado.

Las primeras alianzas

La mayoría de los actores coinciden en que la mejor forma de desarrollar una industria en torno al litio es a través de consorcios que involucren a los sectores público y privado, y a la academia.

En 2014, el Centro de Innovación del Litio (CIL) de la Universidad de Chile fabricó Elibatt 4.0, la primera batería nacional tanto para dispositivos como para ER. El proyecto contó con la colaboración de universidades y de empresas, e incluso, se proyectó la instalación de una fábrica en 2015, pero no prosperó. Jaime Alée, director del CIL en ese entonces, explica que el modelo de negocio no fue lo suficientemente atractivo para levantar capital. No obstante, plantea que lo que se requiere es profundizar en la relación universidad-empresa y en traer al país industria sofisticada que tenga interés en el rubro, como Gyga Factory de Tesla.

También han surgido otras alianzas, como la de la chilena Nanotec y Rockwood Lithium que están desarrollando nanopartículas del mineral, investigaciones que según Patricio Jarpa, gerente general de Nanotec, están bastante avanzadas, pues crearon las primeras nanopartículas de litio metálico con alta pureza y buenas condiciones de tamaño y propiedades fisicas. Las primeras muestras se están testeando en Alemania, Corea del Sur y Estados Unidos, y están a la espera de los resultados.

“Una batería para dispositivos como celulares y transporte que tenga nanolitios va a ser más atractiva, porque estas partículas más pequeñas son más reactivas y lo que pretendemos es que permitan que la batería dure más tiempo (tres o cuatro arios). A la vez, estamos buscando que las baterías se recarguen más rápido”, explica Patricio Jarpa.

Siguiendo los pasos de los académicos de la Universidad de Chile, Mario Grágeda, director del Centro de Investigación Avanzada del Litio y Minerales Industriales, CELiMIN, de la Universidad de Antofagasta, lidera un proyecto fmanciado por el Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (FONDEF) de Conicyt que aportó $ 140 millones para fabricar una batería de 10 amperes de capacidad para dispositivos móviles portátiles e incluso para bicicletas eléctricas.

Actualmente, trabajan en la fabricación de un prototipo de batería ion litio, empleando compuestos del mineral del Salar de Atacama para desarrollar nuevos materiales con mayor capacidad de carga y estabilidad térmica, siendo el cátodo el elemento más importante. El prototipo podría ser utilizado en cualquier dispositivo electrónico portátil como un teléfono celular o un computador personal, y el modelo final y funcional estaría para fines del año 2018.

El centro también trabaja en desarrollar nuevos materiales activos catódicos a partir de compuestos del litio, con miras a hacer los procesos más amigables con el medio ambiente. Dentro de estas tecnologías, está justamente pasar directamente de la salmuera a hidróxido de litio usando un sistema electroquímico innovador.

Por otro lado, la Universidad Católica (UC) en alianza con Rockwood junto a Argonne National Laboratory, estudia un nuevo carbonato de litio que impacte en la capacidad de almacenaje y alargue el ciclo de vida de las baterías. El reto, explica René Rojas, académico de la Facultad de Química de la UC y líder del proyecto, es introducir materiales para cátodos, proceso que requiere de minerales como manganeso, cobalto y níquel, presentes en la minería del país.

El impulso público

Eduardo Bitran, vicepresidente ejecutivo de Corfo, destaca que a finales de marzo se realizó la convocatoria internacional para empresas que están en el área de valor agregado del litio a presentar formalmente su intención de instalarse en Chile, ya sea en la línea de la electro movilidad (baterías y componentes) o para otras líneas de uso como aplicaciones químicas o para baterías de celulares.

Corfo evaluará las propuestas a fmes de agosto, dejará una lista corta y en septiembre se informará cuáles son las precalificadas, que contarán con 90 días para entregar una oferta vinculante. Serán 16.000 toneladas al año de producción de carbonato de litio equivalente que estarán disponibles a precios preferenciales.

“Hemos hecho prospectiva tecnológica y entendemos que lo más probable, aunque no excluimos otras posibilidades, es que ciertos componentes de baterías, como son los cátodos, electrolitos, que tienen un alto contenido de carbonato e hidróxido de litio sean los primeros candidatos a ser producidos en Chile”, apuesta Bitran.

En esta línea, la multinacional Rockwood ha sido proactiva en aumentar la producción y aportar con valor agregado, esto porque el acuerdo firmado en enero pasado con Corfo por un plazo máximo de 27 años le permitirá crecer de 24.000 ton/año hasta 82.000 ton/año, y tener una nueva cuota de litio metálico equivalente hasta un máximo de 262.132 toneladas, la que deberá explotarse en estricto apego a la Resolución de Calificación Ambiental (RCA) vigente y a los permisos de la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CChEN).

Rockwood, además, tiene la opción -vía acuerdo- de construir una tercera planta de hidróxido de litio grado batería para producir 5.000 toneladas, con una cuota adicional de 34.776 toneladas de litio metálico equivalente, lo que le permitiría hacer frente a la demanda proyectada de este compuesto del mineral, la que superará al carbonato de litio.

El acuerdo implicará, entonces, que la firma estadounidense destine hasta 25% de la producción total para ser comercializada a empresas extranjeras a precios preferentes -considerando la paridad más baja de los últimos seis meses- que se comprometan a instalarse en Chile para producir derivados del litio con valor agregado.

César Jil, gerente de extracción de litio de Albemarle Corporation, sostiene que este acuerdo “pondrá a Antofagasta en el epicentro de la producción de litio en el mundo, desarrollando una industria con valor agregado, la cual estamos seguros, pondrá a la región a la vanguardia del desarrollo tecnológico”.

La idea es que la segunda planta de litio de Rockwood se levante en el anunciado parque simbiótico que el Gobierno planea instalar al lado de centrales solares en el norte del país, en el marco de la ambiciosa agenda que se está construyendo para aprovechar las condiciones naturales del Desierto de Atacama y así transformar a Chile en un generador de energía solar.

Con el acuerdo se abre un polo de atracción hacia aquellos inversionistas internacionales que tengan la experiencia tecnológica que el país demanda.

Si se aplican las mismas condiciones del acuerdo de Rockwood -de aumento de la producción- al conjunto del salar, el incremento de los aportes a la sociedad chilena podría superar los US$ 1.000 millones a 2035.

“De acuerdo a los estándares de royalty o de regalías o de aportes a la investigación que se han estimado para Rockwood sobre la base de una producción total de todo el salar del orden de 380 mil toneladas al año y un precio de US$ 10.000 la tonelada, podríamos llegar a alrededor de US$ 900 millones de aporte adicional al Estado chileno por año, a 2035”, cifra Bitran.

Cálculos privados dan cuenta de nichos interesantes en los cuales hay espacio para crecer, sobre la base de elevar la pureza del carbonato de litio, por ejemplo, de 99,3% a un precio de referencia de US$ 7.000 por tonelada a 99,99% con un precio que alcanzaría a US$ 18.000 por tonelada, señala Mario Grágeda.

La máxima pureza de carbonato de litio comercial producido en Chile es el grado batería (99,50%), luego, éste se envía a otros países como China donde se eleva su pureza hasta alcanzar el grado EV plus (99,99 %), apto para baterías de vehículos eléctricos. Grágeda afirma que la pureza de Chile no es suficiente para baterías de autos eléctricos, ya que afectaría el rendimiento de la capacidad de carga para competir con los mejores fabricantes.

El convenio entre Rockwood y Corfo incluye un aporte unilateral de hasta US$ 12,4 millones destinado a I+D en el país, orientados al desarrollo del potencial minero y solar del norte de Chile.

Para Desormeaux, una industria más desarrollada ofrece externalidades positivas en innovación como tener científicos en Chile que se preparen, y la creación de clusters, industrias y tecnologías.

Producción y competitividad

Para los actores, otro aspecto que no hay que perder de vista, es mejorar los procesos productivos de compuestos de litio, como para lograr un mineral con mayor pureza y más sustentable.

En esta línea, el actor local SQM comenta que han materializado un significativo desarrollo tecnológico, tanto para conocer el recurso minero, como para los procesos productivos. Ello además de haber invertido más de US$ 1.700 millones en el desarrollo productivo y tecnológico del Salar de Atacama.

Destacan un aumento de la producción a 13.500 toneladas de hidróxido de litio, lo cual incluye la construcción de una nueva planta en la faena de Salar del Carmen (cercana a Antofagasta); proceso que la empresa estima debería materializarse a fines de este ario.

Desormeaux explica que se están creando tecnologías alternativas para evitar la evaporación o producir el hidróxido de litio directamente desde la materia prima del salar (cloruro de litio y soluciones de salmueras), sin tener que pasar por el carbonato de litio que tiene un costo más elevado.

Por otro lado, los actores coinciden en que otro aspecto que no pueden dejar de lado es mirar a sus competidores.

Sobre el llamado “Triángulo ABC” (Argentina, Bolivia y Chile), el director de la División de Química e Ingeniería Química en la estadounidense Argonne National Laboratory, Emilio Bunel, asegura que no han logrado hasta hoy aumentar el valor agregado del litio y solo se explota como un recurso natural frente a países como Asia o América del Norte que han logrado incorporarlo en la cadena de abastecimiento para fabricar baterías, tanto para autos eléctricos, artículos electrónicos o baterías para controlar y regular la red eléctrica.

En particular Argentina ha generado una sinergia entre el sector público, privado y la academia para producir baterías de litio y se proyecta que en 2018 inicie operaciones la primera fábrica de baterías de litio con el apoyo de la transandina YPF.

En Bolivia, el Gobierno compró a China una planta para producir baterías de ion litio para celulares y para autos eléctricos. Por ahora, ellos sólo ensamblan las baterías con productos que compran de Chile y todavía no fabrican baterías comerciales. “Sin duda están aprendiendo, pero aún no generan valor agregado en un producto desarrollado por ellos”, repara Bunel.

En España, el IK4-CIDETEC -alianza entre centros tecnológicos del País Vasco- está enfocado en la fabricación de baterías de ion litio, “compran todos los componentes y optimizan el ensamblado”, apunta Grágeda.

En Estados Unidos tanto la academia, la industria y los laboratorios nacionales que dependen de Departamento de Energía están avanzando en almacenaje de energía y, al mismo tiempo, el Gobierno impulsa proyectos de comercialización y optimización de baterías de litio más convencionales.

Como se ve, si bien los países desarrollados están avanzando en baterías, Chile, en particular, comienza a dar los primeros pasos en alianzas tripartitas que le permitirán responder a las demandas mundiales de litio. Las oportunidades están a la vista, habrá que sortear los retos de investigación, nuevas tecnologías y capital humano para delinear una nueva industria acorde a los tiempos.
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Un mineral “no concesionable”

En los ’80, el Gobierno cambió su legislación minera y categorizó al litio como “no concesionable” por considerarse “estratégico”, lo que significaba que sólo podía ser producido por el Estado o por empresas estatales como Codelco, dueña de 18% del Salar de Maricunga y de 100% del de Pedernales.

Para algunos actores del rubro, las restricciones legales a la explotación del litio generan barreras de entrada adicionales y si el país quiere mantener su competitividad en la industria tiene que necesariamente abrir el mercado. Además, para las zonas amparadas en concesiones condicionadas, el Estado no tiene implementado un procedimiento para acordar con privados su explotación según la ley. Solo se registró un fallido proceso de licitación para un “Contrato Especial de Operación de Litio” (CEOL) en 2012.

En el marco de la nueva politica del litio, en 2016 Codelco inició la búsqueda de un socio estratégico para explotar el mineral en el Salar de Maricunga y cuya selección debería quedar zanjada en 2017 vía licitación. El proceso de recepción de expresiones de interés está cerrado, pero falta la respuesta de la Comisión Chilena de Energía Nuclear y el permiso CEOL para explotar sus pertenencias.

39% DE LITIO A NIVEL MUNDIAL PRODUJO CHILE EN 2016 (SIGNUMBOX).

40 Millones DE AUTOS ELÉCTRICOS SE ESTIMA HABRÁ EN 2035 (CORFO).

80% DE LA DEMANDA DE LITIO A 2035 SERÁ PARA BATERÍAS DE AUTOS.

US$ 8.200 FUE EL PRECIO PROMEDIO DE LA TONELADA DE CARBONATO DE LITIO EN 2016 (SIGNUMBOX).

US$ 10.400 FUE EL PRECIO PROMEDIO DE LA TONELADA DE HIDRÓXIDO DE LITIO EN 2016 (SIGNUMBOX).

Fabiola Venegas