La industria automotriz se ha lanzado a los brazos de la electrificación. Sea con los híbridos, los enchufables o los 100% eléctricos, todos llevan baterías, y la clave para convencer a más usuarios de dar el salto desde su coche de combustión es garantizar autonomías mayores. Las baterías de estado sólido son una de las tecnologías en investigación, pero hay otras 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 nuevas. Llevamos más de una década hablando de las baterías de sulfuro de litio, y mientras damos con la economía de escala necesaria para que las de estado sólido se asienten, las de litio-azufre son una de las esperanzas para los coches eléctricos. Cuentan con el doble de densidad energética real que las de iones de litio, el azufre es extremadamente 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 perfectas, ya que la conductividad es baja, los procesos de manufactura no están tan optimizados como los de las alternativas actuales y, sobre todo, la vida útil actual es muy limitada: aunque se está 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… la caca.
Baterías a partir de residuos. El Instituto Químico para la Energía y el Medioambiente, o IQUEMA, de la Universidad de Córdoba ha publicado un estudio en el que prueban el potencial de los lodos de una depuradora municipal a la hora de convertirlos en carbón activado. Se trata de un material esencial para las baterías de litio-azufre, ya que funciona como conductor, y consideran que es la respuesta al reto de la optimización de los electrodos de estas baterías.
Como decíamos, el azufre tiene ventajas, pero una de las grandes deficiencias es su índice de conductividad. Para ello es necesario el carbón activo y otras matrices conductoras que son caras de producir. Pero claro, si se crea esa matriz conductora a partir de desechos que todas las ciudades del mundo producen sí o sí, la cosa cambia.
Villaviciosa de Córdoba. Para ello, el IQUEMA ha utilizado lodos procedentes 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 llevar a cabo el experimento:
- Es rico en materia orgánica.
- También en metales, nitrógeno y fósforo.
Combinándolos se puede crear un material con un buen índice de rendimiento electroquímico. El proceso es el siguiente:
- Secado: el lodo se seca y pulveriza.
- Modificación química: se añade potasa como agente químico para hacer que el material sea 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. Las investigadoras han hallado que el carbón activado obtenido cuenta con propiedades idóneas 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 cuenta con un elevado contenido en azufre. Esto permite que la batería cuente con 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 que hay que desarrollar tecnologías adyacentes de cara a su sostenibilidad. Según las investigadoras, es una vía que vale la pena explorar porque «triplica la capacidad de almacenamiento de una batería de iones de litio».
“Es un gran avance que logramos a partir de un residuo que considerábamos problemático” – Investigadoras de 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 problema doble: la gestión de residuos de los municipios al convertirlo en material clave para solucionar uno de los retos de las baterías de litio-azufre. Y lo interesante es que el IQUEMA no se ha quedado sólo en los lodos de la depuradora.
Anteriormente se exploró el potencial de subproductos agroindustriales, como los huesos de aceitunas y aguacates, pero también las cáscaras de almendra y pistacho. El problema es que estos materiales ya tienen demanda en otros sectores (como el compostaje o la calefacción), y ahí es donde está la gran ventaja de los excrementos humanos: “nadie” los quiere.
Imágenes | AS, Tomás Freres
En Xataka | No, China no ha cerrado el grifo de las baterías para coches eléctricos. La realidad es mucho más compleja