Producción industrial de litio: cómo empezó todo

Fue en Langelsheim, en la planta Metallgesellschaft AG de las afueras de esta ciudad alemana, donde tuvo lugar la primera producción industrial de litio hace aproximadamente un siglo.

Los átomos de litio figuran entre los elementos químicos más antiguos del Universo, con 13.800 millones de años. Pero, sorprendentemente, la primera producción industrial no tuvo lugar hasta hace aproximadamente un siglo, en 1923.

Todo empezó en Langelsheim, una pequeña ciudad de Baja Sajonia (Alemania), situada a orillas del río Innerste, al borde de los montes Harz, ricos en minerales de cobre, hierro, plata, plomo y zinc, y donde la extracción y refinado de cobre y zinc es una actividad milenaria. Fue en este entorno donde Metallgesellschaft AG, una de las mayores empresas metalúrgicas y químicas del país a principios del siglo XX, estableció su primera planta de producción de litio.

Fundada en 1881, Metallgesellschaft AG pronto tuvo que responder a un reto de la época: los cojinetes de las ruedas de los entonces nuevos trenes de vapor necesitaban un metal que no se recalentara al transportar grandes cargas a gran velocidad y que fuera resistente al desgaste.

Tradicionalmente se utilizaban aleaciones de estaño, pero durante la Primera Guerra Mundial, la escasez de estaño obligó a buscar una alternativa. Entre los que trabajaban para encontrar una solución estaba Jan Czochralski, un químico alemán de Metalurgische Gesellschaft AG, filial de Metallgesellschaft. Las investigaciones de Czochralski condujeron al desarrollo de una nueva aleación barata de plomo antifricción que se conoció como Bahnmetall (literalmente «metal ferroviario» en alemán), «metal B» o metal Lurgi. A diferencia del plomo puro (Pb), que puede cortarse con un cuchillo de mesa y funde a 327,5 °C, esta nueva aleación, que incorporaba un 0,7% de calcio (Ca) y un 0,6% de sodio (Na), era mucho más dura, resultando ser un excelente sustituto de los cojinetes a base de estaño.

Para satisfacer la demanda de este nuevo Bahnmetall, Metallgesellschaft, propietaria de la patente, adquirió la planta metalúrgica Hans-Heinrich-Hütte de Langelsheim.

Este movimiento resultaría crucial para el «redescubrimiento» del litio. Y es que, como resultado de nuevas investigaciones, se desarrolló una nueva aleación metálica, fabricada con la adición de un 0,04% de litio, aprovechando la materia prima de la zona. Y esta mezcla funcionó aún mejor en los trenes, ¡muy rápidos y pesados!

Fue un cambio total para el litio, que hasta entonces se había considerado una curiosidad exótica, utilizada para tratar la gota (sin éxito) y en fuegos artificiales (por el color rojo que proyectaba en el cielo), pero en cantidades limitadas para investigación o aplicaciones muy específicas.

Las pistas de la investigación llegaron desde otro ángulo. El litio extraído en Langelsheim se utilizaba en la fabricación de grasas, apreciadas por su capacidad para soportar altas temperaturas, y también en la industria del vidrio y la cerámica, donde se empleaba para mejorar la resistencia al calor y la transparencia del vidrio.

Sin embargo, mientras que el plomo, el calcio y el sodio se producían industrialmente, el litio no. En 1920, cuando se creó la línea de producción de Bahnmetall, no había producción industrial de litio en ningún lugar del mundo. Así que cuando se desarrolló la nueva aleación, la Metallgesellschaft tuvo que crear todo un proceso de producción industrial para satisfacer la nueva demanda de litio metálico.

Aunque Czochralski no era directamente responsable de la producción de litio, formaba parte de un entorno científico e industrial que promovía el desarrollo de nuevos materiales, lo que incluía este trabajo pionero.

Hacia 1923, la empresa inició lo que sería la primera producción a escala industrial de litio para uso comercial.

El litio se extrajo por primera vez de la zinnwaldita, un mineral que se encuentra en yacimientos de granito y pegmatitas, especialmente en regiones como Zinnwald. El proceso utilizado para esta extracción siguió los trabajos del químico francés Antoine Nicolas Guntz en 1893, quien hizo que la zinnwaldita se tratara con ácido y se transformara en carbonato de litio (Li2 CO3).

La lepidolita, otro mineral, también se procesaba para producir carbonato de litio, un compuesto que se convertiría en la base de muchas otras aplicaciones. El proceso de extracción implicaba la trituración del mineral, seguida de una serie de procesos químicos que permitían separar el litio de los demás componentes.

A lo largo de las décadas de 1920 y 1930, la demanda de litio siguió creciendo, impulsada por la expansión de las industrias química y metalúrgica. Reconociendo el potencial comercial del litio, Metallgesellschaft AG aumentó la capacidad de producción en Langelsheim y empezó a explorar nuevas aplicaciones, entre ellas las cajas de grasa para los trenes alemanes durante los treinta años siguientes. No fue hasta 1955 cuando los rodamientos Bahnmetall fueron eliminados de los ferrocarriles alemanes, sustituidos por un nuevo sistema que utilizaba rodamientos de bolas.

El éxito de la producción en Langelsheim también sirvió de modelo para otras industrias en diversos lugares del mundo, contribuyendo a establecer el litio como un recurso esencial en la economía mundial.

El éxito industrial impulsó la producción de Bahnmetall, lo que a su vez creó más demanda de litio. Sólo cuatro años más tarde, la Maywood Chemical Company de Nueva Jersey (EE.UU.) también empezó a producir litio, seguida por la Foote Mineral Company, Kerr-McGee y la Lithium Corporation of America (LCA) a finales de los años 1930/1940. A finales de los años 40, el litio se había consolidado como una valiosa especialidad química.

En la actualidad, la planta de litio de Langelsheim, donde empezó todo, sigue en funcionamiento y es propiedad de la empresa estadounidense Albemarle Corporation.