La industria del automóvil se ha lanzado a los brazos de la electrificación. Ya sean híbridos, enchufables o 100% eléctricos, todos llevan baterías, y la clave para convencer a más usuarios de dar el salto desde su coche de combustión es garantizar mayores autonomías. Las baterías de estado sólido son una de las tecnologías que se investigan, pero hay otras que son muy prometedoras como las de litio-azufre, y la Universidad de Córdoba cree que hay dos ingredientes secretos para mejorar la fórmula.
Orina y excrementos.
Li-S. No son nuevos. Llevamos más de una década hablando de baterías de sulfuro de litio y, si bien consideramos que la economía de escala es necesaria para que las baterías de estado sólido se establezcan, las baterías de litio-azufre son una de las esperanzas para los automóviles eléctricos. Tienen el doble de densidad energética real que el ion litio, el azufre es sumamente abundante y económico comparado con materiales críticos como el cobalto o el níquel, no es algo que controle China, es más seguro porque el riesgo de fuga térmica es menor y el impacto ambiental es reducido.
No son perfectos, ya que la conductividad es baja, los procesos de fabricación no están tan optimizados como los de las alternativas actuales y, sobre todo, la vida útil actual es muy limitada: aunque son avanzando En este sentido, apenas 300-500 ciclos de carga frente a los entre 1.000 y 3.000 de las baterías de iones de litio. Sin embargo, como decimos, se han convertido en una tecnología prometedora, y la Universidad de Córdoba quiere que uno de los ingredientes de la batería sea… caca.
Baterías de desecho. El Instituto Químico para la Energía y el Medio Ambiente, o IQUEMA, de la Universidad de Córdoba ha publicado un estudiar en el que prueban el potencial de los lodos de una depuradora municipal a la hora de convertirlos en carbón activado. Es un material imprescindible para las baterías de litio-azufre, ya que funciona como conductor, y lo consideran la respuesta al reto de optimizar los electrodos de estas baterías.
Como decíamos, el azufre tiene ventajas, pero una de las grandes carencias es su índice de conductividad. Esto requiere carbón activo y otras matrices conductoras que son costosas de producir. Pero claro, si esta matriz conductora se crea a partir de los residuos que producen todas las ciudades del mundo pase lo que pase, la cosa cambia.
Villaviciosa de Córdoba. Para ello, IQUEMA ha utilizado los fangos de la estación de aguas residuales de Villaviciosa de Córdoba. Esta planta utiliza un sistema de tratamiento que genera un lodo con una composición interesante para realizar el experimento:
- Es rico en materia orgánica.
- También en metales, nitrógeno y fósforo.
Combinarlos puede crear un material con un buen índice de rendimiento electroquímico. El proceso es el siguiente:
- El secado: el barro se seca y se pulveriza.
- Modificación química: Se añade potasa como agente químico para hacer el material más poroso.
- pirólisis: la mezcla se somete a temperaturas de 800º para convertir la materia orgánica en carbón activado.
- Mezcla con azufre: así queda atrapado en la matriz de carbón activo y el último paso sería integrarlo en los electrodos de la batería.
Prometedor. Los investigadores han descubierto que el carbón activado obtenido tiene propiedades ideales para ser utilizado como material en estas baterías. Su estructura porosa y el dopaje con nitrógeno mejoran el transporte de electrones e iones, y el material resultante tiene un alto contenido en azufre. Esto permite que la batería tenga una gran estabilidad electroquímica.
Es decir, uno de los grandes problemas de esta tecnología, la baja conductividad del azufre para el cátodo, es algo que mitiga la matriz creada a partir de los lodos de Villaviciosa de Córdoba. Y debido a que su materia prima es la que es, es más fácil de reciclar que otras baterías convencionales para las cuales se deben desarrollar tecnologías adyacentes para la sostenibilidad. Según los investigadores, es una vía que vale la pena explorar porque «triple la capacidad de almacenamiento de una batería de iones de litio».
“Es un gran avance el que logramos a partir de un residuo que considerábamos problemático” – Investigadores del IQUEMA
Más allá de la caca. Teniendo en cuenta los resultados, es probable que veamos más estudios en la misma dirección. Es algo que soluciona un doble problema: la gestión de los residuos municipales convirtiéndolos en un material clave para resolver uno de los retos de las baterías de litio-azufre. Y lo interesante es que IQUEMA no se ha quedado sólo en los fangos de la depuradora.
Previamente explorado el potencial de subproductos agroindustriales, como huesos de aceituna y aguacate, pero también cáscaras de almendras y pistachos. El problema es que estos materiales ya tienen demanda en otros sectores (como el compostaje o la calefacción), y ahí radica la gran ventaja de los excrementos humanos: “nadie” los quiere.
Imágenes | AS, Tomás Freres
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