A medida que aumenta la producción de coches eléctricos y por ende la fabricación de baterías de iones de litio, los investigadores científicos buscan la manera de encontrar un sustituto de esta energía química que sale de materiales que son complejos de procesar y extraer, y también presentan problemas de seguridad.
Las baterías en estado sólido se perfilan como la solución, pero estamos a años de verlas. Sin embargo, un interesante proyecto de la Universidad de Córdoba ha demostrado la capacidad potencial del calcio en el funcionamiento de una batería recargable.
La era de las baterías ‘post-litio
El equipo de la Universidad de Córdoba trabaja desde años este proyecto, liderado por la investigadora Marta Cabello, que explora las capacidades del calcio como componente de las baterías de los vehículos eléctricos.
Ha estudiado la intercalación del calcio en óxido de molibdeno y les ha permitido avanzar principalmente en la comprensión de las reacciones entre los componentes de la batería, cuando los ánodos son de calcio y los cátodos son de óxido de molibdeno e intercambian iones y electrones para generar energía eléctrica.
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Cabello, en declaraciones recogidas por la Universidad, explica que la investigación aún necesita tiempo para desarrollarse: «Hemos dado un gran paso al comprobar que el calcio podría funcionar en una batería recargable, pero la recarga aún no es suficientemente eficiente».
En este sentido, para que estas baterías de calcio puedan ser efectivas y, por tanto, puedan comercializarse, es necesario seguir avanzando 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 que el calcio sea compatible con la disolución electrolítica», describen.
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El equipo asegura que el calcio es más abundante que el litio y más seguro, y podría hacer que las baterías tuvieran más capacidad, pero antes han de encontrar el compuesto químico más idóneo. Así, buscan contribuir al campo de las llamadas baterías ‘post-litio’, como pueden ser sodio, magnesio, calcio o aluminio.
En este sentido, la más avanzada es la investigación con sodio. Por ejemplo, investigadores de la Universidad de Standford crearon una batería de sodio que puede ofrecer un almacenamiento mucho más rentable que el litio y que supone una reducción de costes de un 80 % -150 dólares por tonelada- en comparación con una batería de iones de litio con la misma capacidad de almacenamiento.
Materias primas que se han convertido en el nuevo petróleo
En 2040 se prevé que se venderán unos 60 millones de coches eléctricos, lo que equivale al 55 % del mercado mundial de vehículos ligeros. Eso supone mucha materia prima.
Pero los precios de las baterías de iones de litio se han desplomado en los últimos años. Según datos de Bloomberg, en 2010 el precio medio se situaba en los 1.000 dólares/kWh; a finales de 2017 esa cifra cayó hasta los 209 dólares/kWh, mientras que la densidad de energía de las baterías ha mejorado en torno al 5-7 % por año.
Eso es bueno, pues a mayor densidad mayor autonomía, pero el problema que supone el origen y la extracción de estos materiales sigue estando ahí. Como resultado, el desarrollo de actividades mineras ha pasado a ser estratégico.
En Europa, por ejemplo, hay reservas sólidas de litio en Portugal, República Checa y los Países Nórdicos, pero el continente aún ha de enviar sus reservas a China para que sean refinadas. Y este es otro punto interesante de esta transición hacia la electromovilidad: pasamos de depender del petróleo y el gas para depender del litio, el cobalto o el cobre.
Y miramos entonces a África y a China, donde a veces la cadena de suministro se desdibuja, borrando el origen de esas materias primas. ¿Se respetan los derechos humanos allí donde se extraen? ¿Qué impacto medioambiental tiene? ¿Y en la economía local de los países cuyas riquezas explotamos?
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La Unión Europea es consciente de esas preocupaciones, pero hasta el momento no ha implementado políticas efectivas para prevenir los abusos de los derechos humanos en los países proveedores, como es la República Democrática del Congo. Así, muchos investigadores como los de la Universidad de Córdoba buscan otras materias con las que hacer que los vehículos eléctricos sean más sostenibles, en todos los sentidos.
Desde fibra de carbono que almacena energía en la carrocería del vehículo hasta el sodio, el magnesio, pasando por depósitos de arcilla en supervolcanes o baterías de nanocarbono y litio-aire.
Soluciones a la dependencia de ciertos recursos minerales que están en manos de los investigadores.
