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Avances y retos en el desarrollo de materiales sostenibles para baterías

Hoy en día, la electricidad se ha convertido en una necesidad básica para el ser humano. Sin embargo, el 49% de la población mundial de las zonas rurales de los países menos desarrollados aún no puede acceder a ella ni al progreso social que conlleva. Suministrar energía en zonas aisladas y remotas (fuera de la red) simplemente ampliando la red eléctrica existente suele ser inviable por el coste de las instalaciones. Por otro lado, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y agentes contaminantes a la atmósfera, producidos por la quema de combustibles fósiles en los países industrializados, debe ser una acción prioritaria para mitigar el cambio climático y las enfermedades asociadas. Por todas estas razones, la aplicación de métodos de generación y almacenamiento de electricidad más eficaces, seguros y respetuosos con el medio ambiente son necesarios a nivel mundial.

Entre los dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica, las baterías destacan por su versatilidad. Sin embargo, la transición de los combustibles fósiles a las tecnologías bajas en carbono provocará un aumento en la demanda de baterías y, en consecuencia, en la producción de sus materias primas. Algunos de estos materiales son litio, cobalto, vanadio, cobre o aluminio y sus procesos de extracción y preparación son complejos, contaminantes y pueden causar problemas al medio ambiente y a la salud humana. Por tanto, la sustitución de algunos de estos materiales y la búsqueda de alternativas debe ser una prioridad en los próximos años.

Recientemente, se ha publicado en la revista científica Sustainable Energy and Fuels* una revisión de los últimos progresos para desarrollar materiales ecológicos y avanzados para componentes de futuras baterías sostenibles. En concreto, se estudian los casos de las baterías de ion-sodio, ion-potasio con materiales activos orgánicos como alternativas a las baterías de ion-litio. Para la sustitución de las actuales baterías de flujo basadas en vanadio, se revisan los diferentes estudios en los que se reemplazan las especies metálicas por moléculas orgánicas y polímeros basados en grupos activos como los nitróxidos y las quinonas. El estudio aborda tambien el análisis de materiales poliméricos sostenibles para baterías de estado sólido.   Además, los autores también destacan las estrategias sostenibles actuales para dar una segunda vida a las baterías y de reciclaje al final de su vida útil. IMDEA Energía ha participado en la elaboración de este estudio en colaboración con investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

(*)  Navalpotro, P.; Castillo-Martínez, E.; Carretero-González, J.  Sustainable materials for off-grid battery applications: Advances, challenges and prospects. Sustainable Energy and Fuels, 2021, 5 (2), 310-331. https://doi.org/10.1039/D0SE01338B

Más información: Paula Navalpotro, Investigadora postdoctoral, Unidad de Procesos Electroquímicos, paula.navalpotro@imdea.org

Representación esquemática de la producción sostenible de baterías

Fecha: 
Lunes, Julio 19, 2021