Nuevos modelos de baterías sostenibles y reciclables
El Doctor por la UBU, Daniel Pérez Antolín, ha desarrollado una novedosa tecnología de acumulación de energía basada en el concepto de ‘baterías inyectables’.
La irrupción del coche eléctrico o la proliferación de fuentes de energía renovables en ámbitos cada vez más domésticos hacen que la importancia de crear sistemas de almacenaje de energía más sostenibles y respetuosos con el medio ambiente sea imprescindible. De hecho, tan importante es conseguir baterías eficientes, que tengan una vida útil cada vez mayor, como que después, en el momento de su retirada, el proceso de gestión de sus componentes sea lo más sencillo y seguro posible.
La utilización masiva de baterías también conlleva que se necesiten nuevos mecanismos para el reciclaje de sus componentes ya que, hoy en día, dista mucho de ser el óptimo. Según un estudio de Greenpeace del año 2020, sólo en el caso del coche eléctrico, se desecharán casi 13 millones de toneladas de baterías que finalizarán su vida útil en el periodo entre 2021 y 2030. Esto implica que se deberán desechar una gran cantidad de materiales como el litio, el cobalto o el níquel y que, a su vez tendrán que reemplazarse con otros 10 millones de toneladas de materiales nuevos que se deberán extraer de minas.
Teniendo en cuenta que en Europa sólo se recicla el 22% del cobalto, el 16% de níquel, el 12% de aluminio y el 8% del manganeso, ¿Por qué no se buscan baterías que se puedan reciclar totalmente con una mínima intervención?
El grupo ProElectro (Procesos Electroquímicos y Almacenamiento de Energía) de la Universidad de Burgos, liderado por el profesor Edgar Ventosa, busca desarrollar modelos de baterías más eficientes y sostenibles a través de nuevos conceptos que mejoren las carencias que tienen las actuales, así como nuevos dispositivos electroquímicos de almacenamiento de energía.
Una de esas líneas de trabajo es la del investigador Daniel Pérez Antolín, que ha desarrollado una nueva tecnología para baterías basada en electrodos semi-solidos. Como explica el reciente Doctor por la Universidad de Burgos, sus novedosas baterías tienen como base la versatilidad de los electrodos semi-sólidos y sus propiedades respecto a la conductividad eléctrica, la reología o la conductividad iónica. Así ha conseguido un prototipo para el almacenamiento de energía en el que los electrodos no están fijados sobre el colector de corriente, con lo que pueden ser extraídos fácilmente de la celda de la batería. Lo que han bautizado como ‘baterías inyectables’.
Como explica Daniel Pérez, una batería convencional se tiene que romper por completo para sacar cada parte y reciclar cada una con su propio proceso, pero hay partes que no se rompen y, por lo tanto, su reciclaje se hace imposible. «El material activo que se oxida y se reduce para almacenar la energía se puede deteriorar con el tiempo, pero al colector de corriente y a la membrana que tienen de separación entre los dos polos no les pasa absolutamente nada y puede seguir funcionando. Lo que hacemos son unos electrodos semi sólidos que no se pegan al colector de corriente, con lo que se pueden sacar sin problema».
Así las ‘baterías inyectables’ se componen de una celda con un colector de corriente positivo y otro negativo, dos agujeros para poder inyectar el electrodo y un separador. El trabajo de Daniel Pérez ha consistido en crear una tinta con una textura similar a la plastilina que es capaz de fluir y que se compone de los mismos materiales que las convenciones. De hecho, ha comprobado su viabilidad con materiales idénticos a los que entran en el proceso de las baterías de Ion Litio o Zinc-Aire, entre otras. Como explica el investigador, las principales diferencias respecto a la tecnología que se utiliza habitualmente son que no se utiliza un binder para que se solidifique y quede adherido al colector de corriente y que el electrodo ya tiene su propio electrolito. De esta manera se consigue el objetivo con la textura y la capacidad de fluir del compuesto resultante.
Una vez conseguido el material del electrodo, se introduce a través de los orificios, en el caso del prototipo desarrollado en el laboratorio de la UBU con una jeringuilla, y se cierra. Como destaca Daniel Pérez, el funcionamiento y las prestaciones de esta batería son iguales que el de una convencional. «Se puede cargar y descargar todas las veces que hagan falta y, una vez que ese material se ha deteriorado con el tiempo, no hace falta romper toda la celda. Con inyectar un chorro de agua por los orificios, se vacía y se puede rellenar con un fluido nuevo. Así la celda, los materiales inactivos que son necesarios para que funcionen, pero que no juegan un papel en la reacción, se pueden volver a utilizar. Con esto conseguimos principalmente dos ventajas: no hay que triturar toda la celda, como ocurre en el reciclaje convencional, sino que se puede volver a usar completamente y además el material activo se puede sacar por separado de sus dos polos con lo que el residuo del electrodo positivo y el del negativo se podrían llevar a reciclar por separado simplificando mucho el proceso».
Estas baterías desarrolladas por Daniel Pérez favorecen una reciclabilidad más sencilla y barata, ya que se simplificaría mucho el proceso y se acabaría con el problema que generan los residuos de las baterías actuales. Aunque, como reconoce su creador, todavía queda mucho por hacer en cuanto a su optimización para reducirlas y que puedan tener más aplicaciones. «Es verdad que para dispositivos pequeños es más complicado utilizarlas y competir con las de Ion Litio convencionales. Pero puede ser una solución viable para otras aplicaciones en las que el tamaño no importe, como en el almacenaje de la energía procedente de fuentes renovables. Mi tesis ha sido una prueba concepto y hemos demostrado que es viable. Si se lleva a un concepto más industrial, se podría mejorar mucho».
Como hace hincapié el Doctor Daniel Pérez, el mundo de las baterías es enorme y es necesario que se siga trabajando en ello, pero para eso hace falta mucho apoyo institucional y financiación. «Ahora se está empezando a prestar atención a este campo y queda mucho por hacer. Sobre todo, para retener el talento y valorar el trabajo que se hace desde la investigación, que es algo fundamental».