El ingenioso invento que consigue baterías más baratas y duraderas utilizando papel reciclado

El uso de ordenadores y teléfonos móviles ha reducido la dependencia del papel, aunque los libros impresos sigan resistiendo la infuencia de los nuevos ebooks. Pero lo que se ha evitado por un lado, se ha descompensado con otro: las ingentes cantidades de desechos de cartón y papel que generan los embalajes de las compras por internet. Por suerte, los residuos que tiras cada mes en el contenedor de reciclaje pueden volver a ti dentro del próximo móvil que decidas comprar gracias a este nuevo invento.

Para darle una segunda vida, investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, han desarrollado una técnica para reciclar los desperdicios de papel en un componente crucial para las baterías de litio recargables. De esta forma, las cajas, embalajes, envoltorios de regalo... todos estos desechos que se generan con cada compra online o presencial y son una huella preocupante, más en fechas como el Black Friday y las Navidades, podrán ser reaprovechados.

"Nuestro método convierte un material común y ubicuo, el papel, en otro extremadamente duradero y de gran demanda", celebra el profesor Lai Changquan, de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la NTU. Los móviles, coches eléctricos y multitud de dispositivos electrónicos se podrían beneficiar de esta nueva técnica basada en la carbonización, que promete un material más resistente y duradero, además de barato.

Papel carbonizado

El papel reutilizado y convertido en carbono se puede extraer de bolsas desechables, cartones de paquetería, periódicos u otros desechos. La investigación hace especial mención al papel kraft, que se usa para el embalaje y tiene una importante huella medioambiental por su producción, así como por su destrucción al incinerarse.

El sistema inventado por este equipo de científicos convierte el papel en carbono puro, en lo que se conoce como carbonización. Los resultados son fibras de papel convertidas en ánodos de carbono o electrodos negativos, que se necesitan en las baterías recargables como la que estás utilizando en tu móvil para leer este artículo. 

Lai Changquan y Lim Guo Yao NTU Singapur Omicrono

El problema es que los materiales utilizados para la fabricación de los componentes de las baterías son costosos y no tan resistentes como deberían. Además, el proceso de carbonización en ausencia de oxígeno promete una contaminación por dióxido de carbono menor que si el papel kraft se incinerara para eliminar la montaña de residuos.

"Nuestro método para darle al papel kraft otra oportunidad de vida, canalizándolo hacia la creciente necesidad de dispositivos como vehículos eléctricos y teléfonos inteligentes, no solo ayudaría a reducir las emisiones de carbono, sino que también aliviaría la dependencia de la minería y los métodos industriales pesados", defiende el profesor asistente Lai Changquan, según indica TechExplore.

Figuras geométricas de papel carbonizado NTU Singapur Omicrono

Para producir los ánodos de carbono a partir del papel, los investigadores de la NTU han unido y cortado con láser varias láminas delgadas de papel kraft formando diferentes geometrías de celosía, algunas parecidas a una estrella tridimensional. Una vez se le ha dado forma, el papel se calienta a 1200°C en un horno libre de oxígeno. De esta forma, el papel pasa a ser carbono puro, listo para ser usado como ánodo, pero con unas propiedades más interesantes.

Los resultados de este proyecto se han publicado en la revista Additive Manufacturing, donde los investigadores explican que, además del carbono puro, obtienen vapor de agua y aceites que podrían servir como biocombustible.

Duraderos y resistentes

Los ánodos de carbono producidos por el equipo coreano han demostrado ser de alta calidad, con una durabilidad, flexibilidad y propiedades electroquímicas altas. Las pruebas de laboratorio demostraron que podían cargarse y descargarse hasta 1.200 veces, una cifra muy superior de la que pueden presumir los ánodos de las baterías que se instalan en los smartphones actuales. En concreto, es aproximadamente el doble de resistencia.

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Otra cualidad destacable de este nuevo proceso consigue que las baterías equipadas con estos ánodos fabricados por NTU también soporten más estrés físico que sus rivales, absorbiendo la energía de trituración hasta cinco veces mejor. Además, la combinación de fuerza y dureza mecánica mostrada por los ánodos fabricados por NTU permitiría que las baterías de teléfonos, computadoras portátiles y automóviles resistan mejor los impactos de caídas y choques.

Para el equipo de investigadores estas propiedades superiores provienen de la disposición de las fibras del papel. Los electrodos de carbono internos de los ánodos tradicionales se agrietan después de una caída y se deterioran con el paso del tiempo.

Batería de litio @lastly en Unsplash

A la resistencia y durabilidad se suma la eficiencia en el proceso de fabricación. Los investigadores de la NTU afirman que para producir los ánodos consumen menos energía y materiales pesados en comparación con los costes que presenta la fabricación tradicional. Esta ventaja influye directamente en los costes de producción de baterías para dispositivos del día a día como los smartphones, puesto que el ánodo vale del 10 al 15% del costo total de una batería de iones de litio.

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