Baterías de sal marina, la alternativa barata y sostenible al litio
La energía renovable es inseparable de las baterías. El sol y el viento son intermitentes, y es imprescindible disponer de sistemas de almacenamiento que nos permitan, entre otras muchas cosas, encender las luces en una noche de verano sin viento.
Muchas baterías se fabrican con elementos estratégicos como el litio y el cobalto. Según un informe del Banco Mundial, la extracción de minerales, como el grafito, el litio y el cobalto, podría aumentar casi un 500% de aquí a 2050 para satisfacer la creciente demanda de tecnologías energéticas limpias.
La estimación es que si se quiere limitar el aumento de la temperatura global por debajo de los 2ºC, serán necesarias más de 3.000 millones de toneladas de minerales y metales para desplegar la energía eólica, solar y geotérmica, así como el almacenamiento de energía.
Pero estos metales tienen un coste, en especial el litio. La extracción de litio consume enormes cantidades de agua, afectando a los ecosistemas y el suelo. Por cada tonelada de litio refinado hacen falta 2,2 millones de litros de agua. Su minería a gran escala es muy costosa.
La presidente de la Comisión Europea, Ursula von der Leyen, dijo en unas declaraciones el año pasado que “el litio y las tierras raras pronto serán más importantes que el petróleo y el gas”.
Europa sólo tiene una mina de litio, en Portugal. El 87% del litio no refinado que consume la UE procede de Australia. China es también un actor importante: aunque solo tiene alrededor del 7% de las reservas mundiales de litio, el 13% del litio extraído en 2019 se produjo en China, y la mitad del litio mundial se procesó allí.
Esto quiere decir que más del 70% de las baterías de iones de litio que entraron en el mercado el año pasado se produjeron en China. ¿No pueden fabricarse baterías eficientes con materiales menos conflictivos? Un descubrimiento reciente puede tener la respuesta.
Las baterías de sal marina
Las baterías de sales comunes no son nuevas, se conocen desde hace más de 50 años. En estas baterías se emplean sales fundidas como electrolito, y ofrecen tanto una alta densidad de energía como una alta densidad de potencia, y soportan bien los ciclos de carga y descarga, precisamente lo que hace superiores a las baterías de litio en la actualidad.
¿Cuál es entonces el problema? La temperatura. Para activarlas hay que calentarlas para fundir las sales. Las baterías de sodio y azufre, por ejemplo, tienen que calentarse a 300-350ºC. No es algo que quieras poner en tu móvil.
El gran reto de los científicos e ingenieros desde hace años ha sido conseguir baterías de sales a temperatura ambiente. Estas baterías existen, y no utilizan sales fundidas, sino sales disueltas de sodio y azufre.
Sin embargo, estas baterías presentan otro problema: la migración de los iones de un electrodo al otro. Los polisulfitos forman “dendritas” ramificaciones de sales insolubles que provocan cortocircuitos y acortan la vida de la batería.
El mes pasado, los científicos de la Universidad de Sidney en Australia anunciaron un gran avance. Utilizando un sencillo proceso de pirólisis y electrodos de carbono para mejorar la reactividad del azufre y la reversibilidad de las reacciones entre el azufre y el sodio, consiguieron una batería de sales que tenía cuatro veces la capacidad de las baterías de Litio y una mayor vida útil.
Las ventajas de estas baterías, cuando se hagan viables comercialmente, son inmensas. El sodio se extrae del agua del mar, y el azufre se encuentra en abundancia en todo el mundo. Los materiales para las baterías dejarán de ser estratégicos.
Además, el sodio y el azufre son fáciles de reciclar y mucho menos tóxicos que los materiales empleados hoy en día. Sobre todo, al operar a temperatura ambiente, no hay riesgo de que fundan el teléfono en tu bolsillo.
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