?Puede el pelo de vaca impulsar autos? Unos cient¨ªficos argentinos lo han patentado

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Los cient¨ªficos del Laboratorio de Energ¨ªas Sustentables (LaES) de la Universidad Nacional de C¨®rdoba (UNC) llevan ocho a?os trabajando con residuos org¨¢nicos como malta, c¨¢scara de man¨ª o de arroz para producir biocarbones. Ahora, el equipo de 30 personas, entre los que est¨¢n los investigadores Victoria Bracamonte, Guillermina Luque, Andrea Calder¨®n, Daniel Barraco y Ezequiel Leiva, quiere convertir una materia prima abundante en un pa¨ªs ganadero como Argentina, el pelo de vaca, en la energ¨ªa del futuro a trav¨¦s de la creaci¨®n de bater¨ªas de litio-azufre de pr¨®xima generaci¨®n.

Antes de la pandemia, los cient¨ªficos se lanzaron a experimentar con el pelo de vaca y descubrieron que pod¨ªa ser una materia prima prometedora. ¡°Recibimos el pelo de una curtiembre con olor a pis de vaca, Vicky [Bracamonte] hizo el primer lavado del pelo en el lavarropas de su casa, despu¨¦s lo sec¨® en el horno de su cocina. Le hicimos otro lavado con alcohol isoprop¨ªlico en el laboratorio y empezamos con el proceso para obtener el biocarb¨®n¡±, detalla Guillermina Luque, en relaci¨®n a los comienzos.

Las bater¨ªas de litio-azufre son la promesa de la transici¨®n energ¨¦tica, en el camino a mitigar el cambio clim¨¢tico, en especial en el mercado automotor ya que los veh¨ªculos a combusti¨®n son grandes emisores de gases de efecto invernadero. Pero aunque se est¨¢n haciendo ensayos con ellas en laboratorios de todo el mundo, a¨²n no se comercializan.

¡°Esta ser¨ªa una nueva generaci¨®n de bater¨ªas que hoy todav¨ªa no est¨¢ en el mercado. El pelo de vaca es un material que nadie hab¨ªa usado con ese fin hasta este momento¡±, explica Ezequiel Leiva, que este a?o recibi¨® el premio Konex como uno de los 100 cient¨ªficos argentinos m¨¢s destacados en la ¨²ltima d¨¦cada.

El trabajo es financiado por YPF Tecnolog¨ªa (Y-Tec), la empresa de investigaci¨®n y desarrollo para la industria energ¨¦tica m¨¢s importante de Argentina, y el Consejo Nacional de Investigaciones Cient¨ªficas y T¨¦cnicas (Conicet), con el apoyo de otras instituciones del Estado.

Leiva cree que el desarrollo a escala industrial demandar¨¢ unos diez a?os y que las de litio-azufre convivir¨¢n con las actuales de ion litio para el abastecimiento de la industria automotriz frente al boom de los coches el¨¦ctricos. Seg¨²n un an¨¢lisis de PwC and Strategy&, los veh¨ªculos el¨¦ctricos de bater¨ªa (BEV) representaron el 14,3% de las nuevas matriculaciones de coches en 14 grandes mercados en 2022, frente a s¨®lo el 4,1% de 2020 y el 8,2% de 2021. Adem¨¢s, se prev¨¦ que en 2026 el precio de los veh¨ªculos el¨¦ctricos sea igual al de los de combusti¨®n en los pa¨ªses m¨¢s desarrollados, indica un informe de Statista. Es decir que se prev¨¦ un gran incremento en la demanda de bater¨ªas. En Noruega, el 60% de los veh¨ªculos vendidos en 2021 eran el¨¦ctricos. En China, en 2022 se matricularon seis millones. ¡°En esta d¨¦cada y la pr¨®xima habr¨¢ una revoluci¨®n en cuanto a esta tecnolog¨ªa¡±, asegura Leiva.

El valor de un desecho

El desarrollo argentino, patentado en Estados Unidos y publicado en la revista Chemistry Select, tiene al menos dos aristas destacadas, seg¨²n los cient¨ªficos del LaES y de expertos independientes.

Por una parte, se valora la apuesta a la econom¨ªa circular. La novedad es la materia prima, un desecho industrial que este pa¨ªs ganadero produce en grandes cantidades. El pelo vacuno es el principal residuo s¨®lido de las curtiembres, que se tira o se usa para relleno de suelos. Se estima que por cada tonelada de piel de vaca h¨²meda se generan 85 kilos de pelo residual que rinden ocho kilos de carb¨®n. En el a?o 2020 se produjeron 77.000 toneladas de cuero de vaca, que podr¨ªa producir 616.000 kilos de material de carbono para el c¨¢todo. ¡°Es interesante darle un valor agregado a algo que no sirve para nada y que pueda ser utilizado en una bater¨ªa para almacenar energ¨ªa¡±, piensa Luque.

Por otra parte, el biocarb¨®n que se obtiene del pelo de vaca presenta una reducci¨®n de las reacciones qu¨ªmicas que generan polisulfuros que desgastan la capacidad de las bater¨ªas. La estructura que se logra despu¨¦s de procesar este residuo org¨¢nico evitar¨ªa que se formen esas sustancias no deseadas. ¡°Una de las bondades del pelo de vaca es que es capaz de retener los polisulfuros, esas especies solubles de azufre, que evita la p¨¦rdida de material de esa bater¨ªa¡±, detalla Leiva.

La comunidad cient¨ªfica independiente tambi¨¦n considera que este desarrollo tiene un enorme potencial. Arnaldo Visintin, profesor de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) e investigador superior del Conicet, dice que es ¡°una contribuci¨®n muy importante¡±. Opina, adem¨¢s, que este trabajo de laboratorio podr¨ªa desarrollarse en un tiempo no muy lejano en UniLiB, la primera f¨¢brica piloto argentina de celdas nacionales para bater¨ªas de ion litio ¡ªun emprendimiento conjunto entre Y-Tec y la UNLP¡ª en la localidad bonaerense de Berisso.

¡°Creo que en menos de diez a?os podr¨¢ llevarse adelante un prototipo de litio-azufre¡±, asegura Visintin. ¡°La de litio-azufre es la bater¨ªa del futuro, pero a¨²n tiene algunos problemas que este m¨¦todo ideado en C¨®rdoba mejora mucho, ya que llega hasta cien ciclos de carga y descarga y a mil ciclos con 50% de descarga; muy buena capacidad. Eso es nuevo, es una contribuci¨®n importante¡±, plantea el investigador.

De qu¨¦ se trata

Las bater¨ªas actuales tienen dos electrodos: un ¨¢nodo de grafito y un c¨¢todo de cobalto y n¨ªquel, metales caros y contaminantes. Leiva explica que se busca reemplazar ese c¨¢todo por uno que tenga azufre. Las de litio-azufre, adem¨¢s de ser m¨¢s econ¨®micas y ecol¨®gicas, tendr¨ªan mayor autonom¨ªa, velocidad de carga y densidad de energ¨ªa. Ser¨ªan m¨¢s sustentables.

El proceso para producir biocarbones del pelo de vaca se realiza por completo en el laboratorio. La materia prima se somete a una especie de ¡°cocci¨®n¡± en dos etapas. El biocarb¨®n sintetizado, se lava y se mezcla con azufre, obteni¨¦ndose un material comp¨®sito que se utiliza para la fabricaci¨®n de los electrodos. Una vez preparados estos c¨¢todos, son testeados en celdas del tipo ¡°bot¨®n¡±, las cuales emplean litio como contraelectrodo. Este comp¨®sito de biocarb¨®n-azufre tiene cualidades espec¨ªficas hasta ahora no observadas en otros materiales utilizados por los investigadores. Su estructura micro y nanoporosas es lo que posibilita una buena respuesta de la bater¨ªa.

¡°?Qu¨¦ tiene de especial el pelo de vaca? Una estructura que cuando se la ataca genera meso y microporos que pueden retener azufre. Tiene esa singularidad; no todos los materiales dan la misma respuesta¡±, refiere Leiva. El azufre es un material no conductor que tiene que estar recubierto por uno carbonoso que le d¨¦, precisamente, conductividad. En este caso, lo que se observ¨® es que la bater¨ªa puede almacenar gran cantidad de litio, con muchos ciclos de carga y descarga.

Leiva asegura que las bater¨ªas de este tipo permitir¨¢n duplicar la autonom¨ªa a los futuros veh¨ªculos el¨¦ctricos. ¡°Si lo llevamos a un auto el¨¦ctrico, las bater¨ªas de ion-litio han llegado a su m¨¢xima capacidad posible, una autonom¨ªa de 300 kil¨®metros aproximadamente. La bater¨ªa de litio-azufre permitir¨ªa que el auto ande 600 kil¨®metros, parecido al de combusti¨®n interna¡±, coincide Luque. Plantea que tambi¨¦n se podr¨ªa pensar en el uso de este tipo de energ¨ªa para veh¨ªculos m¨¢s grandes, incluso aviones.

Bracamonte remarca que el trabajo que realiza el equipo pone en valor el aporte que la ciencia y tecnolog¨ªa pueden hacer al desarrollo de un pa¨ªs. No s¨®lo favoreciendo a la poblaci¨®n interna, sino posicionando en este caso a Argentina como un productor de materias primas para energ¨ªas.

Aunque todav¨ªa queda un largo proceso por delante, que incluye mejoras en la velocidad de la bater¨ªa y optimizar el procedimiento, Leiva piensa que el pelo de vaca es un buen candidato. ¡°Hay trabajo por hacer. Lo interesante es que esta etapa bastante prematura demuestra que ese compuesto es viable¡±, subraya.