¿Sustituir el litio por sal podría resolver la crisis de las baterías?

En la era de la electrificación, damos por sentadas las baterías recargables. Desde teléfonos y computadoras portátiles hasta cámaras de alta tecnología, estas baterías tienen una cosa en común. Todos están hechos de litio.

Las baterías de iones de litio (Li-ion) han conquistado el mundo en los últimos años. Son la opción de almacenamiento de batería más popular en la actualidad y controlan más del 90 por ciento del mercado de la red mundial. Y almacenan energía de manera eficiente, durante un largo período de tiempo.

Pero su uso más destacado en la actualidad es en vehículos eléctricos.

Durante la última década, un aumento en la producción de baterías de iones de litio ha llevado a una disminución del 85 por ciento en los precios, lo que hace que los autos eléctricos sean comercialmente viables por primera vez en la historia.

Las baterías allanan el camino hacia un futuro sin dependencia de los combustibles fósiles, algo crucial si queremos frenar el cambio climático.

Pero el litio no es el más ecológico elemento químico que podríamos estar usando. En América del Sur, las enormes reservas de litio están consumiendo agua por galones, lo que provoca devastadores conflictos relacionados con el agua entre los lugareños. Se necesita la friolera de 2,2 millones de litros de agua para producir una tonelada de litio.

Las baterías de iones de litio son la opción de almacenamiento más popular en la actualidad y controlan más del 90 % del mercado global de redes.

La extracción de litio también daña el suelo y puede causar contaminación del aire.

Muchos señalan que las baterías de iones de litio se pueden reciclar, lo que sin duda es una ventaja, ya que significa que se pueden usar una y otra vez en lugar de tener que extraerlas cada vez.

Pero esta aún no es una práctica universalmente establecida y ha habido escasos avances en el reciclaje de baterías en los últimos años. Entonces, si vamos a seguir confiando en las baterías de litio, esto debe mejorar. Como dice Mario Pagliaro en un estudio reciente“la reutilización y el reciclaje de LIB ya no son una opción, sino una necesidad inevitable tanto para los fabricantes de baterías como para los de vehículos eléctricos”.

Mientras tanto, muchos están buscando un reemplazo. Especialmente porque no hay garantía de que podamos encontrar suficiente materia prima para satisfacer la demanda.

¿Qué podemos usar en lugar de litio en las baterías?

Sal

La sal, o sodio, es un primo químico cercano al litio. Si bien es un elemento muy similar, no tiene el mismo impacto ambiental, lo que significa que podría ser una opción factible para reemplazarlo.

La solución podría ser las baterías de iones de sodio. La tecnología de iones de sodio no consume recursos escasos, y su producción no requiere sales de litio raras, la sal de mesa simple es suficiente.

Sin embargo, el sodio es tres veces más pesado que el litio, lo que significa que las baterías de iones de sodio también son más pesadas. Las baterías de sodio también pueden ser menos potentes porque tienen un voltaje de celda más bajo.

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Agua de mar

Si las baterías de sal son una cosa, ¿por qué no usar agua de mar? Un equipo del Instituto de Tecnología de Karlsruhe en Alemania ha desarrollado un prototipo batería a base de agua de mar.

Según el científico principal Stefano Passerini, ya tienen interés de inversores en Corea del Sur.

Los océanos del mundo contienen aproximadamente 180 mil millones de toneladas de litio. Pero está diluido, por lo que los investigadores están diseñando numerosos filtros para tratar de extraer selectivamente el agua de mar del litio, para darle un buen uso.

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Planchar

El hierro podría ser quizás un fuerte sustituto del litio. Se cree que el elemento químico tiene un mejor ‘potencial redox’, que es la jerga científica para ‘potencial de reducción’ (no perderá su eficiencia tan rápido).

En septiembre del año pasado, se publicó en Bloomberg. Se centra en una empresa de energía limpia en Oregón, EE. UU., que está realizando una compra récord de baterías que dependen de la “química del flujo de hierro”.

Aparentemente, estos pueden almacenar energía renovable por más tiempo y podrían «ayudar a superar algunos de los problemas de confiabilidad que han causado apagones en California y precios de energía récord en Europa».

La única limitación con las baterías de flujo de hierro es que son mucho más grandes que las baterías de litio. Esto significa que no podrían usarse en teléfonos inteligentes o computadoras portátiles o incluso en vehículos eléctricos, pero podrían funcionar bien como una opción práctica para el almacenamiento en la red.

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Silicio

Muchos científicos promocionan el silicio como un ingrediente crucial que podría transformar las baterías. No reemplazaría al litio, pero se agregaría a las baterías de litio, lo que significa que serían más baratas y más efectivas a largo plazo.

Actualmente, las baterías de iones de litio utilizan grafito como componente clave dentro de ellas. El grafito consiste en múltiples capas de carbono apiladas una encima de la otra. Y en una batería de iones de litio tradicional, los iones de litio pueden deslizarse a través de estos espacios vacíos entre las capas, lo que resulta en una pérdida.

Reemplazar el grafito con silicio podría conducir a baterías más ligeras y seguras.

“El silicio como ánodo en una batería de iones de litio representa el ‘santo grial’ para los investigadores en este campo”, según el profesor especialista Apparao M. Rao, quien es director del Instituto de Nanomateriales Clemson en Carolina del Sur, EE. UU.

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Magnesio

El magnesio se está investigando actualmente como un componente potencialmente poderoso en futuras baterías. Es un elemento que puede llevar una carga significativa de +2, que es más que el litio y el sodio.

Las baterías hechas de magnesio metálico podrían tener mayor densidad de energía, mayor estabilidad y menor costo que las celdas de iones de litio actuales, dicen científicos en un estudio.

El magnesio también tiene otra ventaja. Cada átomo de magnesio libera dos electrones durante la fase de descarga de la batería, en comparación con un electrón para el litio. Esto le da el potencial de entregar casi el doble de energía eléctrica.

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Cáñamo

La planta y la fibra sostenible que se utilizan en la ropa, los materiales de construcción, los alimentos e incluso las piezas de automóviles podrían convertirse en un componente clave de las baterías de vehículos eléctricos más baratas, seguras y menos dañinas para el medio ambiente.

Un proponente es una empresa emergente con sede en Texas Corporación de investigación Bemp, una empresa que ha desarrollado una batería alternativa. Bemp está tratando de obtener inversiones para desarrollar y comercializar su cáñamo B4C, abreviatura de ‘carburo de boro hecho de cáñamo’, en forma de tecnología de batería de azufre de litio.

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La compañía dice que las aplicaciones comerciales del cáñamo superarían los desafíos de las baterías de iones de litio en términos de costo, peso, escalabilidad, rendimiento y reciclabilidad.

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