De disparar mosquetes a producir electricidad: unas balas centenarias encuentran una segunda vida en paneles solares de última generación
La nube de humo ocultaba durante unos instantes la línea enemiga y obligaba a los soldados a esperar antes de corregir el siguiente disparo. El mosquete era un arma de fuego larga, de cañón liso y carga por la boca, utilizada para lanzar una bola de plomo mediante pólvora.
Desde los siglos XVI y XVII, fue habitual en unidades de infantería europeas y también apareció en ejércitos otomanos y asiáticos que incorporaron armas de pólvora. Su alcance preciso era limitado, por lo que rendía mejor cuando muchos hombres disparaban en formaciones cerradas, por filas o mediante descargas sucesivas, sobre todo en combates a campo abierto y a distancias relativamente cortas. La bayoneta permitía mantener el arma durante el choque cercano, mientras la lentitud de la recarga dejaba al tirador expuesto durante varios segundos.
Aquel uso masivo dejó además grandes cantidades de munición gastada en campos de batalla y otros terrenos, donde el plomo podía permanecer durante siglos.
Un estudio convirtió viejas balas en material para paneles solares
Ese plomo antiguo dio pie a una prueba que buscaba recuperar material muy degradado y convertirlo en un componente apto para fabricar células solares. Investigadores del Centro de Investigación de Jülich, en Alemania, compraron en eBay fragmentos de bolas de mosquete de los siglos XVI y XVII. El trabajo, publicado en Cell Reports Physical Science, estudió si aquel residuo podía transformarse en yoduro de plomo con la pureza exigida por la industria fotovoltaica.
La propuesta parte de un problema que continúa abierto en el tratamiento del plomo usado. Ian Marius Peters, físico y coautor del estudio, advirtió en LinkedIn de que extraer y refinar metal nuevo consume muchos recursos y expone a trabajadores y entornos naturales a una sustancia tóxica.
Los autores calculan que la industria abandona entre el 30% y el 40% de estos residuos, mientras los desechos electrónicos incorporan cada año millones de toneladas al entorno. Peters definió la dimensión de esa reserva desaprovechada: “Millones de toneladas de plomo ya existen en corrientes de residuos que siguen infrautilizadas”.
Las perovskitas dependen de un compuesto con gran nivel de pureza
Las células de perovskita, una tecnología fotovoltaica basada en estructuras cristalinas, necesitan grandes cantidades de yoduro de plomo muy puro, porque las alternativas libres de este metal todavía quedan por debajo en rendimiento. Estas estructuras cristalinas pueden imprimirse sobre plásticos flexibles y materiales ligeros, una ventaja frente a los paneles de silicio tradicionales.
Tonio Buonassisi, director del Laboratorio de Investigación Fotovoltaica del MIT, explicó a MIT News que su composición admite muchos ajustes: “Las perovskitas son muy configurables, como una estructura cristalina construida a la carta”. Esa libertad permite modificar sus propiedades, aunque el plomo sigue ofreciendo los mejores resultados electrónicos dentro de esta tecnología.
El procedimiento desarrollado en Jülich evitó el método industrial basado en ácido nítrico, que produce grandes cantidades de agua contaminada. El equipo fundió las antiguas bolas, formó contactos eléctricos con ese metal y los introdujo en un baño de acetonitrilo con yodo disuelto. La corriente oxidó el plomo, retiró buena parte de las impurezas y produjo un polvo amarillo de yoduro de plomo con un rendimiento del 94%.
Todavía quedaban restos diminutos de cobre, plata y zinc, por lo que los científicos disolvieron el polvo y elevaron poco a poco la temperatura. La cristalización por temperatura inversa hizo crecer las moléculas puras y expulsó los metales ajenos de la red.
El producto alcanzó una pureza del 99,999%, conocida en la industria como cinco nueves. Con ese precursor, el equipo fabricó células que transformaron alrededor del 21% de la luz recibida en electricidad, un rendimiento estadísticamente equivalente al de dispositivos de control elaborados con plomo comercial puro.
Los residuos de plomo podrían volver al ciclo productivo
Las municiones antiguas fueron elegidas precisamente por la suciedad, las capas de oxidación, los restos de carbono y los metales que habían acumulado durante siglos. Los investigadores las consideraron una materia prima especialmente difícil y, por tanto, adecuada para comprobar hasta dónde llegaba el método.
Las mejores células de perovskita construidas con ingredientes más limpios superan ligeramente el 27%, mientras los dispositivos híbridos de perovskita y silicio han alcanzado el 36%. La prueba con aquellas bolas degradadas indica que otros restos de plomo también podrían regresar al ciclo productivo antes de terminar en un vertedero.