MADRID, 22 Mar. (EUROPA PRESS) -
Investigadores han demostrado cómo convertir los residuos de espuma de embalaje en electrodos de carbono de alto rendimiento para las baterías de iones de litio recargables.
Estos residuos superan a los electrodos de grafito convencionales, lo que representa un enfoque ecológico de reutilización de residuos.
Las baterías tienen dos electrodos, llamados ánodo y cátodo. Los ánodos en la mayoría de las baterías de iones de litio de hoy en día están hechos de grafito. Los iones de litio están en un líquido llamado electrolito y estos iones se almacenan en el ánodo durante la recarga. Ahora, científicos de la Universidad de Purdue, West Lafayette, Indiana, Estados Unidos, han demostrado cómo fabricar nanopartículas de carbono y ánodos microlámina del poliestireno y el almidón de las espumas de embalaje, respectivamente.
"Recibimos un montón de cacahuetes de embalaje mientras configuramos nuestro nuevo laboratorio", recuerda el investigador asociado postdoctoral de esta nueva tecnología, Vinodkumar Etacheri. "Profesor Vilas Pol propuso hacer algo útil con estos tacos de relleno para embalaje", añade.
Esta simple sugerencia llevó a una nueva potencial aplicación ecológica para estos residuos de embalaje, puesto que los resultados de la investigación indican que los nuevos ánodos pueden cargarse más rápido y ofrecer una mayor "capacidad específica" en comparación con los ánodos de grafito disponibles comercialmente, apunta Pol.
Los nuevos resultados, que se presentan en la 249 Reunión y Exposición de la Sociedad Americana de Química, que se celebra en Denver, Estados Unidos, desde este domingo hasta el jueves, fueron hallados por Etacheri, Pol y el estudiante de Ingeniería Auímica Chulgi Nathan Hong.
"Aunque los cacahuetes de embalaje se utilizan en todo el mundo como una solución perfecta para los envíos, son muy difíciles de romper y sólo el 10 por ciento se reciclan --apunta Pol--. Debido a su baja densidad, se requieren enormes contenedores para su transporte y envío a un reciclador, que es caro y no ofrece tanto beneficios de la inversión".
En consecuencia, los cacahuetes de embalaje a menudo terminan en los vertederos, donde permanecen intactos durante décadas. Aunque las versiones basadas en almidón son más ecológicas que los cacahuetes de poliestireno, que contienen productos químicos y detergentes, pueden contaminar los ecosistemas del suelo y acuáticos, lo que representa una amenaza para los animales marinos, alerta.
El nuevo método "es un enfoque muy sencillo y directo -asegura Pol--. Típicamente, los cacahuetes para embalar se calientan a entre 500 y 900 grados Celsius en un horno bajo atmósfera inerte en presencia o ausencia de un catalizador de sal de transición de metal". El material resultante se procesa después en los ánodos.
"El proceso es barato, ambientalmente benigno y potencialmente práctico para la fabricación a gran escala", subraya Etacheri. "Los análisis microscópicos y espectroscópicas demostraron que las microestructuras y morfologías responsables de un mejor rendimiento electroquímico se conservan después de muchos ciclos de carga-descarga", añade.
Las artículas ánodo comerciales son unas diez veces más gruesas que los ánodos nuevos y tienen mayor resistencia eléctrica, lo que aumenta el tiempo de carga. Debido a que las láminas fruto de este material de embalaje son delgadas y porosas, permiten un mejor contacto con el electrolito líquido en las baterías.
"Estos electrodos exhiben un notablemente más alto rendimiento de almacenamiento de iones de litio en comparación con los ánodos de grafito disponibles comercialmente", destaca. Los ánodos de carbono derivados de los cacahuetes de embalaje demostraron una capacidad máxima específica de 420 mAh/g (miliamperios hora por gramo), que es superior a la capacidad teórica del grafito (372mAh/g), detalla Etacheri.
