Electrodos de batería sostenibles obtenidos a partir de “aserrín”

La búsqueda de fuentes alternativas para la producción de energía cada vez es mayor debido a los serios problemas ambientales que trae consigo el uso de combustibles derivados del petróleo. Asimismo, la acumulación de grandes cantidades de residuos que se generan al año en la mayoría de las industrias conlleva a una constante preocupación medioambiental. Investigadores han encontrado la manera de aprovechar residuos generados durante el procesamiento de la madera, como el aserrín, con la finalidad de incrementar el valor de producción de un tipo de biocombustible, al convertir este residuo en grafito de alta pureza que presenta suficiente calidad como para ser utilizado en electrodos de batería de ion litio.

Fig 1: Grafito puro obtenido a partir de subproductos de biocombustibles

Según Michael J. Wagner, nanoquímico de la Universidad George Washington, la pirolisis es uno de los procesos más eficientes para descomponer biomasa lignocelulósica en productos que pueden ser utilizados como combustibles para calefacción y transporte. Este proceso produce tanto petróleo que puede refinarse en combustible diesel como un subproducto similar al carbón llamado biochar. Sin embargo, el proceso aún no es económico. Es por eso que junto a un grupo de investigadores han estudiado la manera de hacer que este proceso sea económicamente viable, buscando darle un valor agregado al biochar.

Sus experimentos consistieron en mezclar aserrín de madera dura con micropartículas de hierro y los comprimían en gránulos de 20mm de diámetro. Después de perforar un agujero en el centro de los gránulos, los investigadores los calentaron a 600°C en una atmósfera de nitrógeno. Este proceso dejó pellets de biochar que eran aproximadamente el 40% de la masa de los gránulos originales. Posteriormente, utilizaron láser infrarrojo para transformar el material orgánico en otros tipos de moléculas basadas en carbono. Cuando los investigadores rasparon la capa superior del gránulo con el láser infrarrojo, descubrieron que habían hecho grafito.

Wagner se dio cuenta que su proceso era barato y, además, el grafito era de muy buena calidad ya que estaba conformado por láminas de grafeno correctamente apiladas y alineadas. Posteriormente, los investigadores lavaron los gránulos en ácido para disolver el hierro, procesaron el grafito para hacer electrodos y probaron los electrodos en baterías de ion litio del tamaño de una moneda. Cuando molieron el grafito para empacar las partículas de manera más densa, los electrodos derivados de biochar funcionaron tan bien como los hechos a partir de grafito de origen convencional, que normalmente se extrae o se elabora a partir de ciertas formas de carbón.

Según Johannes Lehmann, un biogeoquímico de la Universidad de Cornell que investiga formas de utilizar el biochar para mitigar el cambio climático, afirma que este descubrimiento puede cambiar la economía de la pirolisis como una vía de energía. Wagner está convencido de que será posible escalar su proceso industrialmente para producir kilogramos de grafito, ya que todas las técnicas requeridas, se usan actualmente en varios procesos industriales.

Fuente: Chemical & Engineering News, Vol. 96, N° 35

Link: https://cen.acs.org/environment/sustainability/Making-sustainable-battery-electrodes-sawdust/96/i35

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