Lo que ven es un experimento científico para solventar uno de los grandes problemas de los dispositivos tecnológicos. las baterías. Son pesadas y voluminosas, aguantan poco y son inflexibles o lo eran. El futuro de nuestros móviles, ordenadores y vehículos (eléctricos, claro) está en sus manos.

Hace ya dos décadas que el litio se convirtió en la gran estrella a la hora de ‘alimentar’ a unos dispositivos electrónicos cada vez más exigentes. Y su reinado está llamado a durar.

No tiene rival a la hora de almacenar energía en un reducido espacio y un peso mínimo. Pero tal como están las cosas, se queda corto. hace falta dar con soluciones que garanticen que los teléfonos móviles, cada vez con más prestaciones y, por tanto, más necesitados de energía, se mantengan ‘vivos’ más allá de unas horas. O para aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos, que actualmente apenas pueden recorrer 200 kilómetros antes de detenerse a recargar las ‘pilas’ Y están dando con soluciones ingeniosas que incrementan la capacidad de las actuales baterías de ion-litio.

Un grupo de investigadores de las universidades de Harvard e Illinois han optado por imprimir sus baterías en tres dimensiones y a escala nanométrica, eso sí. Las impresoras en 3D tienen el reto de utilizar una serie de tintas que se solidifiquen de manera inmediata para dar lugar, capa a capa, a la forma deseada. En este caso contaban, además, con una dificultad añadida. las tintas debían funcionar como un ánodo con carga negativa, un cátodo con carga positiva y un electrolito que transmita la corriente eléctrica del uno al otro; los ingredientes básicos, en definitiva, de toda batería. Para conseguirlo, han desarrollado tintas con nanopartículas de óxido de litio. Y aseguran que supondrá el pistoletazo de salida para toda una serie de dispositivos en miniatura con aplicaciones que van desde la medicina hasta las telecomunicaciones que hasta ahora habían tropezado con un inconveniente. sus baterías son, paradójicamente, tan grandes como el propio dispositivo.

Pese a las ventajas evidentes que aporta la miniaturización, no se trata de la única alternativa posible. Otro equipo de la Universidad de Illinois ha creado una batería flexible y elástica. Con un grosor de solo medio centímetro, podría emplearse para dispositivos implantables en el cuerpo humano o incorporados en la ropa. Para ello han recurrido a láminas de litio cobalto para el cátodo y de óxido de titanio-litio para el ánodo. Los prototipos creados hasta la fecha proporcionan la carga equivalente a una pila corriente, pero los investigadores calculan que su capacidad podría multiplicarse por cien. Con todo, el principal problema que han encontrado es que los materiales empleados no son impermeables al aire ni al agua.

Otra modalidad que parece especialmente apta para dispositivos flexibles se basa en nanocristales de estaño. Este elemento químico cuenta con la ventaja de que puede absorber una gran cantidad de iones de litio. hasta cuatro por cada átomo de estaño, con lo que es capaz de alojar una gran cantidad de energía eléctrica. El pero aquí radica en que, al cargarse de iones, el cristal de estaño incrementa su tamaño hasta tres veces. De ahí que los investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich hayan recurrido, una vez más, a la nanotecnología. redujeron el tamaño de los cristales de estaño al mínimo y agregaron una gran cantidad de ellos a una matriz de carbono permeable, porosa y conductora. Funciona casi como una esponja de iones de litio. y a menor tamaño de los cristales, mayor efectividad a la hora de absorber y liberar iones.

Los científicos esperan llegar a fabricar baterías recargables con la potencia necesaria para garantizar la autonomía de los vehículos eléctricos, que actualmente apenas alcanza los 200 kilómetros de viaje a baja velocidad. Para lograrlo, hace ya algunos años que ha entrado en escena un ingrediente que podría sorprender a los profanos. el aire. O, mejor dicho, el oxígeno, que combinado con el litio ofrece un gran potencial energético. Las baterías de litio-aire tienen una energía específica cuatro veces mayor a las de iones de litio. pueden almacenar hasta 600 vatios por hora por kilo, frente a los 150 vatios por hora de sus rivales. Con ellas, los coches eléctricos podrían recorrer hasta 800 kilómetros.

El problema hasta ahora es el reducido número de cargas que pueden afrontar antes de que se desgasten sus electrodos. Investigadores del MIT han dado con una solución que utiliza virus genéticamente modificados para la creación de los cables. El M13, como se llama el virus, ‘fabrica’ cables de un diámetro de 80 nanómetros, pero con un acabado rugoso. de esta manera se incrementa la superficie donde tiene lugar la actividad electroquímica durante la carga y descarga. Quedan algunos flecos por resolver, pero cualquiera de estas alternativas podrían ‘viajar’ con nosotros en nuestros bolsillos o en el seno de los coches. La industria mira con ansia estos avances científicos.

De la fábrica

1. Kilómetros de litio. Un visitante contempla una línea de producción de baterías de ion-litio en la ciudad de Kawasaki (Japón). Prensando un lingote de litio que puede alcanzar los 5 kilogramos de peso, se logran láminas de este material de entre 20 y 40 micras de grosor y una longitud de 2 kilómetros. suficiente para fabricar en torno a 200 baterías.

2. Ingredientes básicos. Toda batería está compuesta por un ánodo o carga negativa, un cátodo con carga positiva y un electrolito, que transmite la corriente eléctrica de uno a otro. La clave está en dar con los materiales apropiados para cada una de las funciones. En la imagen, un operario de una fábrica japonesa muestra un contenedor con material empleado para fabricar el cátodo de la batería. Entre los más utilizados se encuentran distintas mezclas de níquel, cobalto y manganeso.

Al consumidor

3. El más fino. Takao Someya, de la Universidad de Tokio, muestra el circuito integrado más delgado del mundo. ¿El problema? Crear baterías de un tamaño y un peso coher

4. 500 millas. Battery 500 es un proyecto de IBM que pretende desarrollar baterías para automóviles con 500 millas de autonomía (800 kilómetros). Podrían llegar en 2020.

5. Con retraso. Youm, el móvil flexible de Samsung, se retrasa. ¿Será por la batería flexible? Una universidad coreana asegura que tiene la solución. ¿Llegará en 2014?

ASÍ SE RECICLA UNA PILA

España es uno de los países europeos con más tradición en el reciclaje de pilas. Las asociaciones confirman que los españoles cumplimos con el requisito legal de reciclar el 25 por ciento de las pilas comercializadas (en 2015 será el 45 por ciento). Así es el proceso.

1. Tanto las baterías de usar y tirar (llamadas ‘primarias’ en lenguaje técnico) como las reciclables (secundarias) contienen elementos dañinos para el medioambiente. Desde 2008, el reciclaje de pilas es obligatorio en España.

2. Una sola pila de mercurio puede contaminar hasta 600.000 litros de agua. Por ello, una vez agotadas, las baterías no se arrojan con el resto de los residuos, sino que se depositan en contenedores especiales que se encuentran en centros comerciales y los puntos limpios. En www.ecopilas.es puede encontrarse un mapa con todos los puntos limpios de España.

3. Una vez que el consumidor ha depositado la pila en su contenedor, llega el turno de las empresas especializadas en el tratamiento de residuos peligrosos, dotadas con los medios apropiados (y correctamente certificados) para su transporte a los centros de selección especializados.

4. En las plantas de reciclado se procede a la clasificación y separación de las baterías según su tipología. pilas de botón, alcalinas, de litio

5. Las pilas salinas alcalinas son las mayoritarias, pues suponen un 90 por ciento de las recogidas. Aún se encuentran algunas especialmente de origen asiático que no respetan los límites de mercurio y cadmio, altamente contaminantes y peligrosos.

6. El reciclaje busca recuperar los metales presentes en las pilas. El material así obtenido se envía a una planta metalúrgica (las más importantes están en Francia y en Bélgica), donde se somete a una posterior serie de tratamientos térmicos y químicos.

7. Para algunos de los elementos, su nueva vida puede ser muy diferente de la anterior. es el caso del manganeso, que, en forma de óxidos, se reutilizará para producir pigmentos.

8. Otros (como el cobre) se reutilizarán para fabricar componentes electrónicos.

9. Por su parte, otros elementos como el litio o el cobalto revivirán en forma de nuevas baterías para móviles, coches eléctricos, etcétera.