MADRID, 20 Mar. (EUROPA PRESS) -
El litio-6 es esencial para producir combustible de fusión nuclear, pero aislarlo del isótopo mucho más común, el litio-7, suele requerir mercurio líquido, que es extremadamente tóxico.
Ahora, investigadores han desarrollado un método sin mercurio para aislar el litio-6, tan eficaz como el método convencional. El nuevo método se presenta el 20 de marzo en la revista Cell Press Chem.
"Este es un paso para abordar un importante obstáculo a la energía nuclear", afirma el químico y autor principal Sarbajit Banerjee, de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich y la Universidad Texas A&M. "El litio-6 es un material crucial para el renacimiento de la energía nuclear, y este método podría representar un enfoque viable para la separación de isótopos".
MÉTODO PROHIBIDO DESDE 1963
El método convencional utilizado para aislar el litio-6, denominado proceso COLEX, utiliza mercurio líquido y está prohibido en Estados Unidos desde 1963 debido a la preocupación por la contaminación. Desde entonces, casi todo el litio-6 utilizado en la investigación estadounidense se ha basado en una reserva cada vez menor que se mantiene en el Laboratorio Nacional Oak Ridge de Tennessee. Disponer de un método seguro para aislar el litio-6 será clave para impulsar la fusión nuclear como fuente de energía sostenible.
Los esfuerzos nacientes para desarrollar energía de fusión a escala requieren la producción escalable de litio-6 isotópicamente puro como objetivo para las reacciones de bombardeo nuclear para producir combustible de tritio.
Los investigadores descubrieron su método de aislamiento de litio-6 mientras desarrollaban membranas para la limpieza del "agua producida", es decir, agua subterránea que sale a la superficie durante la perforación de petróleo y gas y que debe limpiarse antes de poder bombearse de nuevo al subsuelo. Observaron que su membrana de limpieza capturaba cantidades desproporcionadas de litio en el agua.
"Observamos que podíamos extraer litio de forma bastante selectiva, dado que había mucha más sal que litio presente en el agua", afirma Banerjee. "Esto nos llevó a preguntarnos si este material también podría tener cierta selectividad por el isótopo 6-litio".
Las propiedades de la membrana para la unión del litio se deben a un material llamado óxido de zeta-vanadio, un compuesto inorgánico sintetizado en laboratorio que contiene una estructura de túneles unidimensionales.
A medida que los iones de litio se integran en este óxido de zeta-vanadio, el compuesto cambia gradualmente de color, de amarillo brillante a verde oliva oscuro, lo que permite monitorear fácilmente el grado de aislamiento del litio.
PROCESO COMPETITIVO SIN MERCURIO
El equipo demuestra que un solo ciclo electroquímico enriqueció el litio-6 en un 5,7 %. Para obtener litio de grado de fusión, que requiere un mínimo del 30 % de litio-6, el proceso debe repetirse 25 veces, y el 90 % de litio-6 se puede obtener en unos 45 ciclos secuenciales.
"Este nivel de enriquecimiento es muy competitivo con el proceso COLEX, sin mercurio", afirma Ezazi.
"Claro que aún no estamos en producción industrial, y existen algunos problemas de ingeniería que superar en cuanto al diseño del circuito de flujo, pero con varios ciclos de flujo, se puede obtener litio de grado de fusión a un precio bastante bajo", afirma Banerjee.