Las baterías de iones de litio actuales pueden plantear problemas éticos y medioambientales.
Solo un pequeño porcentaje de las baterías de iones de litio se recicla y, en algunos casos, el cobalto necesario para fabricarlas se extrae mediante trabajo infantil.
Una nueva investigación en Nature ha descrito una plataforma tecnológica de baterías basada en una construcción de radicales orgánicos de polipéptidos.
Los científicos trabajan actualmente en el desarrollo de esta batería totalmente libre de metales, lo que supone un avance significativo hacia un modelo sostenible y reciclable.
Una nueva plataforma de baterías sin metales podría dar lugar a baterías más sostenibles y reciclables que se degraden bajo demanda.
La introducción de las baterías de iones de litio (Li-ion) ha revolucionado la tecnología en su conjunto, lo que ha supuesto grandes avances en los bienes de consumo en casi todos los sectores.
Aunque la disponibilidad de la tecnología es, en general, algo positivo, el rápido crecimiento ha provocado directamente varios problemas éticos y medioambientales clave relacionados con el uso de las baterías Li-ion.
Las actuales baterías de iones de litio requieren cantidades importantes de cobalto, que en varios casos internacionales bien documentados se extrae mediante trabajo infantil en entornos laborales peligrosos. Además, solo un porcentaje muy pequeño de las baterías de iones de litio se recicla, lo que aumenta la demanda de cobalto y de otros elementos estratégicos.
Una nueva investigación en Nature describe un método que podría permitir que la producción de baterías deje de depender del cobalto. En el artículo, los investigadores presentan una nueva plataforma tecnológica de baterías totalmente libre de metales. Esta nueva plataforma utiliza una construcción de radicales orgánicos basada en polipéptidos.
“Al alejarnos del litio y trabajar con estos polipéptidos, que son componentes de las proteínas, nos adentramos en un ámbito que no solo evita la necesidad de extraer metales preciosos, sino que también abre oportunidades para alimentar dispositivos electrónicos portátiles o implantables y, además, para reciclar fácilmente las nuevas baterías”, afirma Karen Wooley, profesora del departamento de química de la Universidad A&M de Texas. “Estas [baterías de polipéptidos] son degradables, reciclables, no tóxicas y más seguras en todos los aspectos.”
La batería orgánica de radicales compuesta únicamente de polipéptidos, formada por macromoléculas de aminoácidos redox-activos, también resuelve el problema del reciclaje. Los componentes de la nueva plataforma de baterías pueden degradarse bajo demanda en condiciones ácidas para generar aminoácidos, otros bloques de construcción y productos de degradación; uno de los principales avances de esta investigación, afirma la coautora Jodie Lutkenhaus, profesora del departamento de ingeniería química.
«El gran problema de las baterías de iones de litio en la actualidad es que no se reciclan en la medida que necesitaremos para la economía electrificada del transporte del futuro», afirma Lutkenhaus. «La tasa de reciclaje de las baterías de iones de litio en la actualidad está en un solo dígito. Hay material valioso en la batería de iones de litio, pero es muy difícil y consume mucha energía recuperarlo.»
El desarrollo de una batería orgánica de radicales totalmente libre de metales y compuesta únicamente de polipéptidos, formada por macromoléculas de aminoácidos redox-activos que se degradan bajo demanda, representa un avance significativo hacia baterías sostenibles y reciclables que reducen la dependencia de metales estratégicos.
Como siguiente paso, Wooley y Lutkenhaus han comenzado a trabajar en colaboración con Daniel Tabor, profesor adjunto del departamento de química, gracias a una subvención de 2020 del programa Texas A&M Triads for Transformation (T3), cuyo objetivo es utilizar el aprendizaje automático para optimizar los materiales y la estructura de la plataforma de baterías.
Alexandra Easley, estudiante de doctorado del departamento de ciencia e ingeniería de materiales, y Tan Nguyen, antiguo estudiante de doctorado del departamento de química, actualmente en la Universidad de Míchigan, son los autores principales del estudio.
La National Science Foundation, la Welch Foundation y la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos financiaron el trabajo.
