Selección y utilización de metanógenos para la recuperación de litio de las salmueras de desalinizadoras de agua

Abstract

Davant la present crisi climàtica, s’ha impulsat l’ús del vehicle elèctric en substitució al de gasolina a escala global i principalment a Europa en els darrers anys. En aquest context de transició i autosuficiència energètica la demanda del liti, un material crític molt utilitzat per a la fabricació d’ànodes de bateries elèctriques, ha augmentat significativament. Actualment, el liti s’obté de la mineria convencional o amb explotació físic-química de salmorres, mètodes amb un elevat impacte ambiental. En aquest treball s’estudia la viabilitat de la bio-recuperació de liti contingut en salmorres de dessaladora mitjançant processos biològics com la bio-sorció o la bio-acumulació, processos alternatius i sostenibles amb una baixa demanda d’energia. L’objectiu específic d’aquesta recerca, és l’assoliment d’un cultiu metanogènic capaç de créixer en condicions de salinitat elevades per a darrerament estudiar la capacitat d’aquest per a absorbir el liti present a la salmorra. S’ha estudiat l’evolució de quatre reactors semi-continus iniciats amb inòcul provinent del digestor de la depuradora del Llobregat i funcionant a 37º C de temperatura i un TRH=9,8 dies. Aquests tenien les següents variables per a descobrir els paràmetres òptims per la supervivència de: s’ha provat l’efecte de l’adició de magnetita (1g/L) amb dues salinitats diferents, 145 g/L i 290 g/L de salmorra; i s’ha analitzat també l’efecte de l’adició d’un medi de cultiu aportador de nutrients en les dues salinitats anteriors. El reactor M va assolir la aclimatació, amb una producció de metà de 60 ml/dia després de més de 40 dies en funcionament, aquest reactor portava magnetita, funcionava en el rang baix de salinitat (145 g/L). Al contrastar aquest reactor amb el control de magnetita (CN), s’ha demostrat també un clar efecte positiu de la magnetita en ser la producció de CN de 0 ml/dia de biogàs. El rector M- amb medi de cultiu, magnetita i baixa salinitat, ha mostrat una producció de biogàs menor a llar

Ante la actual crisis climática, se ha impulsado el uso del vehículo eléctrico en sustitución del de gasolina a escala global y, principalmente, en Europa en los últimos años. En este contexto de transición y autosuficiencia energética, la demanda de litio, un material crítico muy utilizado para la fabricación de ánodos de baterías eléctricas, ha aumentado significativamente. Actualmente, el litio se obtiene de la minería convencional o mediante la explotación físico-química de salmueras, métodos con un elevado impacto ambiental.

En este trabajo se estudia la viabilidad de la bio-recuperación del litio contenido en salmueras de desaladora mediante procesos biológicos como la bio-sorción o la bio-acumulación, procesos alternativos y sostenibles con una baja demanda energética.

El objetivo específico de esta investigación es lograr un cultivo metanogénico capaz de crecer en condiciones de elevada salinidad para, posteriormente, estudiar su capacidad para absorber el litio presente en la salmuera.

Se ha estudiado la evolución de cuatro reactores semicontinuos iniciados con inóculo proveniente del digestor de la depuradora del Llobregat y funcionando a una temperatura de 37 °C y un TRH = 9,8 días. Estos tenían las siguientes variables para descubrir los parámetros óptimos para la supervivencia: se ha probado el efecto de la adición de magnetita (1 g/L) con dos salinidades diferentes, 145 g/L y 290 g/L de salmuera; y también se ha analizado el efecto de la adición de un medio de cultivo aportador de nutrientes en las dos salinidades anteriores.

El reactor M alcanzó la aclimatación, con una producción de metano de 60 ml/día después de más de 40 días en funcionamiento; este reactor contenía magnetita y funcionaba en el rango bajo de salinidad (145 g/L). Al contrastar este reactor con el control con magnetita (CN), también se ha demostrado un claro efecto positivo de la magnetita, ya que la producción de biogás del CN fue de 0 ml/día.

El reactor M-, con medio de cultiv

In the face of the current climate crisis, the use of electric vehicles has been promoted as a replacement for gasoline vehicles on a global scale and mainly in Europe in recent years. In this context of energy transition and self-sufficiency, the demand for lithium—a critical material widely used in the manufacture of electric battery anodes—has increased significantly. Currently, lithium is obtained through conventional mining or by physicochemical exploitation of brines, methods with a high environmental impact.

This study examines the feasibility of bio-recovery of lithium contained in desalination brines through biological processes such as biosorption or bioaccumulation, which are alternative and sustainable processes with low energy demand.

The specific objective of this research is to achieve a methanogenic culture capable of growing under high salinity conditions, in order to later study its capacity to absorb the lithium present in the brine.

The evolution of four semi-continuous reactors was studied, all started with inoculum from the Llobregat wastewater treatment plant digester, operating at a temperature of 37 °C and an HRT of 9.8 days. These reactors were subjected to different variables to determine the optimal survival parameters: the effect of adding magnetite (1 g/L) was tested under two salinity levels, 145 g/L and 290 g/L of brine; the effect of adding a nutrient-supplemented culture medium at both salinities was also analyzed.

Reactor M achieved acclimatization, with a methane production of 60 ml/day after more than 40 days of operation. This reactor contained magnetite and operated under the lower salinity range (145 g/L). When compared with the magnetite control reactor (CN), a clear positive effect of magnetite was observed, as CN produced 0 ml/day of biogas.

Reactor M-, with culture medium, magnetite, and low salinity, showed a lower long-term biogas production due to higher acetate consumption compared to reactor M (without culture me