Muchos que teníamos prácticamente olvidada la tabla periódica de los elementos después de haberla estudiado en el colegio hemos vuelto a familiarizarnos con ella a raíz del auge de los dispositivos electrónicos y, en los últimos tiempos, de los coches eléctricos. Al oír hablar de las baterías que alimentan a todos ellos, uno puede verse aún recitando aquello de “hidrógeno, litio, sodio, potasio…”, justamente los nombres que pueblan cualquier referencia a los modernos sistemas de almacenamiento de energía.
Las baterías de litio se han popularizado desde que Whittingham, Goodenough y Akira Yoshino, recientes ganadores del Premio Nobel de Química, se apuntaran en las últimas décadas del siglo XX los méritos respectivos de inventarlas, mejorarlas y hacerlas comercialmente viables. A pesar de ello, no están ni mucho menos exentas de problemas. Para empezar, el litio es caro porque, aunque es muy común en la naturaleza -se encuentra en 65 partes por millón en la corteza terrestre-, extraerlo es costoso; además, las baterías que lo emplean no son 100% seguras y contienen elementos tóxicos para el medio ambiente.
Por todas estas razones, la comunidad científica lleva años buscando alternativas al litio. Los mayores avances se han producido en baterías que emplean los metales más cercanos a él en la tabla periódica, singularmente el sodio y el magnesio. La Universidad de Stanford, por ejemplo, ha producido una batería de sodio capaz de ofrecer mayor capacidad de almacenamiento de energía y que permite reducir los costes en un 80% (unos 150 dólares por tonelada) respecto a una de iones de litio equivalente.
Tanto el litio como el sodio son elementos químicos del Grupo 1 de la tabla periódica, caracterizados por ser buenos conductores de calor y electricidad, además de por su alta reactividad. Otros estudios se han centrado últimamente en los metales del Grupo 2 o alcalinotérreos, que son también buenos conductores pero menos reactivos, y entre ellos el que ha merecido más atención es el magnesio.
Un equipo de la Universidad de Córdoba (UCO) se ha significado mucho en los últimos años en el desarrollo de baterías post-litio, tarea que entraña especial dificultad cuando éstas emplean iones multivalentes. Además de intentar eludir los correspondientes problemas prácticos, el departamento encabezado por los catedráticos Ricardo Alcántara y Pedro Lavela ha tenido que lidiar con el hecho de que las reacciones químicas de estos nuevos prototipos son más complejas y difíciles de analizar.
Baterías de calcio
Marta Cabello es la autora principal de un nuevo trabajo de la UCO sobre baterías recargables basadas en calcio, un material más abundante que el litio y que podría dar lugar a equipos más seguros y de mayor capacidad. Su investigación, cuyos resultados teóricos y experimentales se han publicado en la revista Chemistry of Materials, explora la intercalación del calcio en óxido de molibdeno, más concretamente los mecanismos de reacción entre los componentes de una batería de este tipo, donde los ánodos de calcio y los cátodos de óxido de molibdeno intercambian iones y electrones para generar energía eléctrica.
Cabello se ha encontrado con el inconveniente principal de que la recarga todavía no es del todo eficiente, por lo que, antes de que las baterías de calcio puedan comercializarse, “es necesario seguir avanzando -señala- en la investigación para mejorar la composición de la disolución electrolítica. Esto requiere probar con diferentes composiciones de sales y disolventes en la proporción óptima, con el objetivo de que el calcio pueda intercalarse mejor y más reversiblemente en el óxido de molibdeno, y de que el calcio metal sea compatible con la disolución electrolítica”.
Baterías de cáscaras de almendra
Hemos sabido de numerosos estudios científicos dedicados a crear baterías de azufre o de aluminio, por no hablar de las de electrolito sólido -en las que tantas esperanzas tiene depositadas la industria del automóvil-, pero ninguno ha sido tan llamativo como el que presentó este mismo año otro grupo del activo equipo de la UCO. No se hablaba aquí de litio, sodio o calcio, sino de cáscaras de almendra, que habían demostrado al parecer un excelente rendimiento en baterías basadas en azufre.
Se conocía el potencial de las cáscaras de almendra como sustituto de los huesos de aceituna y del pellet en estufas y calderas, pero los investigadores cordobeses aseguraban que una batería que hiciera uso de ellas podría aumentar un 60% la autonomía de un vehículo eléctrico estándar. La tecnología había sido probada, además, en cargas rápidas con excelentes resultados.
La investigadora principal en este caso, Almudena Benítez, destacaba que se estaba dando así un especial valor a un residuo muy abundante en España y, particularmente, en la provincia de Córdoba, toda vez que, al tratarse de un recurso local de biomasa, no solo se obtiene sin recurrir a compuestos procedentes del petróleo, sino que también puede utilizarse para obtener sistemas de almacenamiento más sostenibles. El insólito hallazgo de la UCO no será la única sorpresa que a buen seguro nos tiene preparada en breve plazo la investigación en baterías, aunque solo sea por la ingente cantidad de recursos económicos y humanos dedicados a esta tarea en todo el mundo.