El incremento en la demanda de baterías para dispositivos portátiles, vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía renovable, ha llevado a los investigadores a buscar alternativas a los materiales tradicionalmente utilizados, como el litio, el cobalto y el níquel. Estos elementos, aunque eficientes, son escasos, costosos, tóxicos y su extracción y procesamiento son perjudiciales para el medio ambiente. De hecho, se requieren dos millones de litros de agua para extraer 1.000 kilogramos de litio.
Los científicos buscan sustitutos que sean abundantes, renovables, biodegradables, seguros y de bajo costo e impacto ambiental. Dos elementos que se están investigando son el sodio y el calcio, que son abundantes en la corteza terrestre. Según las previsiones de la Unión Europea, la demanda de litio puede aumentar hasta 60 veces en las próximas dos décadas.
«No hay suficientes iones de litio, cobalto y níquel para satisfacer las necesidades de todos», señala John Abou-Rjeily, investigador de la empresa Tiamat Energy, surgida del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia (CNRS). Abou-Rjeily estudia el sodio como una alternativa al litio. Aunque el sodio requiere más volumen que el litio, lo que lo hace inadecuado para dispositivos pequeños, podría ser útil para vehículos eléctricos que realizan trayectos más cortos.
Los investigadores de las universidades Chalmers de Tecnología (Suecia) y Delaware (Estados Unidos) también respaldan esta idea. Según Frances Sprei, profesor de Chalmers, «Se hace demasiado hincapié en la necesidad de una autonomía realmente larga y esto conduce a un aumento del precio del vehículo y a un mayor uso de los recursos para los coches eléctricos».
Añade que cambiar esta mentalidad y enfocarse en la instalación de puntos de carga en los hogares y lugares de trabajo impulsaría el uso del sodio como alternativa. Magdalena Graczyk-Zajac, profesora de la Universidad Técnica de Darmstadt en Alemania, y miembro del proyecto SIMBA, está trabajando en esta línea.
Graczyk-Zajac está probando un prototipo de batería doméstica recargable de iones de sodio que puede almacenar la energía captada por los paneles fotovoltaicos y cargar los vehículos eléctricos. «Se podría conducir el coche gratis durante ocho o nueve meses al año», afirma.
Otra alternativa al litio es el calcio. «Es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre y no se concentra en áreas geográficas específicas, como ocurre con el litio. Si la materia prima es barata, también las baterías pueden serlo», sostiene Rosa Palacín, del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) e integrante del proyecto CARBAT.
El calcio ofrece ventajas frente al grafito de las baterías de iones de litio, ya que posee una mayor densidad de energía. Al igual que el sodio y el calcio, también se está investigando el uso de aluminio, que es incluso más abundante.
La necesidad de encontrar alternativas al litio, cobalto y níquel en la fabricación de baterías es evidente. Los esfuerzos de los investigadores en la búsqueda de elementos como el sodio y el calcio, y su aplicación en la producción de baterías, pueden proporcionar soluciones viables a los problemas actuales. Aunque estos esfuerzos aún están en sus primeras etapas, el potencial para un futuro más sostenible y respetuoso con el medio ambiente es indudable.
