Las baterías eléctricas son y serán un pilar básico en el proceso de descarbonización y de transición hacia la movilidad sin emisiones a la que nos dirigimos. Estas suministran energía a los motores eléctricos posibilitando así su funcionamiento, que en el caso de los vehículos se traduce en movimiento.
Sin embargo, estos dispositivos cuentan con algunos inconvenientes, como la todavía escasa capacidad para almacenar energía, la escasez de materiales para fabricarlos y, ligado a este último, su elevado coste.
Precisamente, para sortear estos escollos, multitud de equipos científicos en todo el mundo compiten (de forma figurada) por sustituir aquellos materiales escasos, como el litio o los procedentes de las tierras raras, por otros más abundantes que no generen conflictos sociales, económicos o medioambientales.
En este sentido, un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) en Singapur ha logrado introducir en esta ecuación papel reciclado procedente de desechos, de envases, de bolsas de un solo uso y cajas de cartón. Sus resultados, publicados en la revista Additive Manufacturing, podrían servir para incorporar este papel en las baterías que alimentan dispositivos tecnológicos como móviles, equipos médicos o vehículos eléctricos.
Lai Changquan, profesor asistente de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la NTU y director del proyecto, considera que este hallazgo "no solo ayudaría a reducir las emisiones de carbono, sino que también aliviaría la dependencia de la minería y los métodos industriales pesados".
Papel de karft carbonizado
Según explican en su estudio, los científicos lograron transformar fibras del papel kraft en electrodos de carbono puro mediante un proceso llamado carbonización. Para hacerlo, los investigadores expusieron el papel a altas temperaturas (1.200 ºC), dando lugar a carbono puro, vapor de agua y aceites que pueden usarse como biocombustible. Además, como este proceso (carbonización) se realiza sin apenas oxígeno, las cantidades de dióxido de carbono que se emiten resultan insignificantes, dando lugar a un proceso más respetuoso con el medioambiente en comparación con la incineración, la cual produce más gases de efecto invernadero.
Una vez obtenidas estas muestras de carbono, fueron introducidas en las baterías como ánodos. Al ser puestos a prueba, demostraron una durabilidad, flexibilidad y unas propiedades electroquímicas "superiores". Estos ánodos podían cargarse y descargarse hasta 1.200 veces, una cifra que duplica la capacidad de muchas de las baterías de los teléfonos que utilizamos actualmente. Además, las baterías desarrolladas por estos investigadores fueron capaces de soportar más estrés físico, absorbiendo la energía de trituración hasta cinco veces mejor en comparación a sus contrapartes.
Del mismo modo, este método requiere procesos que consumen menos energía y necesitan de menos metales pesados. Y dado que el ánodo supone entre el 10 y el 15 % del coste total de una batería, sus desarrolladores confían en que las baterías elaboradas a base de papel reduzcan los costes de fabricación.
Por consiguiente, el equipo de investigación ha solicitado una patente con NTUitive , la empresa empresarial e innovadora de NTU. También están trabajando para comercializar su invento.
"Nuestros ánodos mostraron una combinación de fortalezas, como durabilidad, absorción de impactos, conductividad eléctrica, que no se encuentran en los actuales materiales Estas propiedades estructurales y funcionales demuestran que nuestros ánodos a base de papel kraft son una alternativa sostenible y escalable a los materiales de carbono actuales, y encontrarían valor económico en aplicaciones multifuncionales exigentes de alta gama, como el campo naciente de las baterías estructurales", señala Lim Guo Yao, ingeniero de investigación de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la NTU y coautor del estudio.
