Salvar el planeta depende de los nanomateriales que almacenan energía

Salvar el planeta puede depender de las partículas cargadas que se mueven a través de nanomateriales, según reflejan en un estudio publicado en la revista 'Science' investigadores de la Universidad Drexel (Estados Unidos).

Científicos y políticos han reconocido la necesidad de un cambio urgente y sustancial en los mecanismos mundiales de producción y consumo de energía para detener el cataclismo ambiental. Un nuevo estudio sugiere que el camino tecnológico para lograr la sostenibilidad ya ha sido pavimentado, es sólo una cuestión de seguirlo.

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Álvaro Moreno

La investigación en el campo de los nanomateriales para el almacenamiento de energía en las últimas dos décadas puede ser la solución a hacer uso de fuentes de energía sostenibles. "Los problemas más grandes a los que se enfrenta la sostenibilidad se relacionan con la necesidad de un mejor almacenamiento de energía", señala en un comunicado Yury Gogotsi, profesor de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Drexel y autor principal del estudio. Los nanomateriales pueden ser la solución, afirma.

El problema del almacenamiento

La mayoría de los planes de sostenibilidad energética (Green New Deal, Acuerdo de París, políticas de emisiones de carbono, etc) señalan la necesidad de dominar el consumo de energía y, al mismo tiempo, aprovechar nuevas fuentes renovables, como la energía solar y eólica. El cuello de botella para ambos esfuerzos es la necesidad de una mejor tecnología de almacenamiento de energía.

"Nuestros mayores logros en el almacenamiento de energía en los últimos años son gracias a los nanomateriales"

Gogotsi pone el ejemplo de las baterías como una especie de graneros donde se acumula la cosecha (energía) para tiempos de escasez. "Cuanto mejor sea la cosecha y el almacenamiento de energía, más podremos utilizar fuentes de energía renovables, que son intermitentes en la naturaleza", afirma. "Las baterías, como los graneros, si no son lo suficientemente grandes y se construyen de una manera que preserve los cultivos, entonces podría ser difícil pasar por un largo invierno. En la industria de la energía en este momento, se podría decir que todavía estamos tratando de construir el granero adecuado para nuestra cosecha, y ahí es donde los nanomateriales pueden ayudar".

"Muchos de nuestros mayores logros en el almacenamiento de energía en los últimos años son gracias a la integración de nanomateriales", insiste Gogotsi. "Las baterías de iones de litio ya utilizan nanotubos de carbono como aditivos conductores en electrodos de batería para que se carguen más rápido y duren más tiempo. Y un número cada vez mayor de baterías utilizan partículas de nanosilicio en sus ánodos para aumentar la cantidad de energía almacenada. La introducción de nanomateriales es un proceso gradual y veremos más y más materiales a nanoescala dentro de las baterías en el futuro".

"Es un momento muy emocionante para trabajar en el área de materiales de almacenamiento de energía a nanoescala", añade Ekaterina Pomerantseva, profesora asociada en la Facultad de Ingeniería Universidad Drexel y coautora del artículo. "Ahora tenemos más nanopartículas disponibles que nunca, y con diferentes composiciones, formas y propiedades conocidas. Estas nanopartículas son igual que los bloques de Lego, y necesitan ser colocadas de una manera inteligente para producir una estructura innovadora con un rendimiento superior a cualquier dispositivo de almacenamiento de energía actual".

Cuidado con el medio ambiente

Gogotsi y su equipo sugieren que capitalizar la esperanzadora promesa de los nanomateriales requerirá que algunos procesos de fabricación se actualicen y continúen las investigaciones sobre cómo garantizar la estabilidad de estos materiales a medida que se amplía su tamaño."El coste de los nanomateriales en comparación con los materiales convencionales es un obstáculo importante y se necesitan técnicas de fabricación de bajo coste y a gran escala", matiza Gogotsi. "Pero esto ya se ha logrado para los nanotubos de carbono".

Gogotsi también afirma que el uso de nanomateriales eliminará la necesidad de ciertos materiales tóxicos que han sido componentes clave en las baterías, aunque es necesario establecer normas ambientales para el desarrollo futuro de nanomateriales: "Siempre que los científicos consideren nuevos materiales para el almacenamiento de energía, deben tener en cuenta la toxicidad para los seres humanos y el medio ambiente".