Investigadores de la Universidad de Limerick convierten un subproducto de la industria maderera en un material para baterías de alto rendimiento
Una nueva investigación podría contribuir a impulsar la próxima generación de baterías más ecológicas
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Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Limerick (UL) ha identificado un nuevo material para baterías a partir de un subproducto renovable de la industria maderera que podría ayudar a reducir la dependencia de materiales escasos y caros.
El profesor Maurice Collins, director de Investigación e Innovación de la Facultad de Ingeniería de la UL; Judith Miralda-Jalle, investigadora de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales de la UL; y Tadhg Kennedy, profesor asociado del Departamento de Ciencias Químicas de la UL
Alan Place
Publicado en la prestigiosa revista «Advanced Materials» , el estudio muestra cómo el lignosulfonato, un residuo procedente de las industrias de la pasta de papel y el papel, puede transformarse en nanofibras de carbono de alto rendimiento para baterías de iones de sodio.
A medida que la demanda de baterías sigue creciendo debido a la expansión de los vehículos eléctricos y las tecnologías de energía renovable, los científicos buscan cada vez más alternativas sostenibles a las baterías de iones de litio. El sodio es uno de los elementos más abundantes en la Tierra, lo que convierte a las baterías de iones de sodio en una opción prometedora para el almacenamiento de energía en el futuro.
Los investigadores de la UL, en colaboración con colegas de la Universidad de Valencia, han desarrollado un proceso de química verde que utiliza agua en lugar de disolventes tóxicos para crear materiales para baterías. El proceso también elimina la necesidad de aglutinantes sintéticos y aditivos que se utilizan habitualmente en la fabricación de baterías.
El profesor Maurice N. Collins, catedrático de Ciencia de los Materiales en la Facultad de Ingeniería de la UL y responsable del área de materiales sostenibles y resilientes del Instituto Bernal, que dirigió el estudio, afirmó: «Esta investigación muestra cómo un subproducto infrautilizado de las industrias forestal y papelera puede convertirse en un valioso material para baterías mediante un sencillo proceso a base de agua.
«Un avance clave de la investigación fue el descubrimiento de que el rendimiento del material puede adaptarse controlando su estructura a escala nanométrica. Al diseñar cuidadosamente la nanoestructura del material de carbono, pudimos mejorar la eficiencia con la que se almacenan y liberan los iones de sodio durante la carga y la descarga».
La autora principal del artículo, Judith Miralda-Jalle, investigadora de doctorado en la UL, afirmó: «Este estudio no solo se centró en crear un nuevo material para baterías, sino también en comprender la ciencia que hay detrás. Al investigar cómo cambiaban la química y la estructura del carbono durante el procesamiento, obtuvimos conocimientos que pueden ayudar a orientar el diseño de materiales más eficientes y sostenibles para las baterías del futuro».
El equipo produjo el material combinando lignosulfonato con otros ingredientes de origen natural para crear fibras ultrafinas. A continuación, estas se convirtieron en estructuras de carbono avanzadas diseñadas específicamente para aplicaciones de almacenamiento de energía.
Más allá de su posible uso en baterías, la investigación podría dar lugar a una nueva y valiosa aplicación para el lignosulfonato, que actualmente es un subproducto industrial infrautilizado.
El profesor asociado Tadhg Kennedy, codirector del Centro de Investigación de Baterías AMPEiRE de la Universidad de Limerick y coautor del trabajo, añadió: «Lo que resulta especialmente emocionante de esta investigación es que la sostenibilidad está integrada en todas las fases del desarrollo del material. Partimos de un subproducto industrial abundante, lo procesamos utilizando agua en lugar de disolventes orgánicos y modificamos su estructura interna para mejorar el almacenamiento de sodio. Esto demuestra que es posible diseñar materiales para baterías de alto rendimiento teniendo en cuenta tanto el rendimiento electroquímico como la responsabilidad medioambiental».
El profesor Collins destacó el potencial medioambiental de esta investigación.
«El trabajo demuestra cómo los recursos renovables pueden transformarse en materiales de alto valor al tiempo que se fomenta el desarrollo de una economía más circular y sostenible, así como el enorme potencial de los materiales sostenibles para respaldar la próxima generación de tecnologías de almacenamiento de energía», explicó el profesor Collins.
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