Por Roseli Andrion | Agência FAPESP – Las soluciones sostenibles han venido siendo objeto de una búsqueda constante en los más diversos segmentos. En el de almacenamiento de energía en baterías, por ejemplo, existe una creciente preocupación por hallar soluciones más sostenibles y más eficientes, y lo propio sucede con la demanda. En tanto, la búsqueda de fuentes de energía limpia y renovable impulsa a los científicos, y podrá cambiar la forma de consumir y almacenar energía.
Ante este panorama, un proyecto brasileño apoyado por la FAPESP en el marco de su Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE) apunta a desarrollar una batería de largo plazo, con capacidad para durar hasta 100 años, frente a los 10 o 12 años de vida útil máxima de las baterías tradicionales. La referida técnica puede ser útil en diversos sectores, tales como el automotor, el aeroespacial y el naval, entre otros. El nuevo dispositivo, diseñado por el inventor Charles Adriano Duvoisin, no es tan solo una batería más, ya que contempla específicamente también aspectos tales como la seguridad, la durabilidad y la eficiencia energética.
El investigador comenta que fue necesario repensar todos los aspectos concernientes a una batería. “Tuvimos que evaluar desde los materiales utilizados hasta el diseño del sistema de almacenamiento de energía”, le dice Duvoisin a Agência FAPESP. “La durabilidad no es solamente una cuestión de eficiencia, sino también de seguridad y de impacto ambiental.”
Asimismo, la resistencia al escape de radiofrecuencia y la capacidad de operar en condiciones extremas constituyen aspectos cruciales de este proyecto. “Estas características son particularmente importantes para las aplicaciones en el sector aeroespacial, en donde las baterías deben soportar condiciones de temperatura extremas y aun así funcionar con alta confiabilidad. Con esta nueva tecnología, es posible garantizar la seguridad y la estabilidad de las baterías en ambientes de alto riesgo, tales como satélites y sistemas de comunicación espacial.”
Más seguras
En su concepción convencional, las baterías funcionan con base en una reacción química que produce una corriente eléctrica. Pero esta nueva tecnología modifica este modelo: se vale campos eléctricos controlados y trampas de electrones. “Es una idea innovadora brasileña que permite que cualquier batería produzca más corriente eléctrica mediante la inversión de los campos eléctricos orientados. Esto hace posible frenar el flujo de iones y crear un sistema de gestión de la seguridad.”
De esta forma, en estas nuevas baterías, será posible controlar el flujo total de riesgo. “Se trata la primera batería en el mundo en la cual se tiene el control total del propio dispositivo. A partir de la prueba teórica, se espera que tenga una vida útil de 100 años”, detalla. “Debemos tener en cuenta los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la ONU. Una batería que resista 100 años representa menos residuos, más sostenibilidad y un mayor ahorro.”
Como la concepción del dispositivo permite controlar el flujo de iones mediante trampas de electrones, puede aplicársela a cualquier tipo de baterías: desde las que se emplean en los relojes inteligentes y smartphones hasta las destinadas a la aviación y a la industria naval, por ejemplo. “Y corren también con la ventaja de que el control del flujo de iones garantiza una mayor seguridad. Este concepto funciona para opciones de litio, de plomo, de sodio o cualquier otra opción.”
Curiosamente, el primer título universitario de Duvoisin es en odontología. Luego de actuar durante algunos años en dicha área, decidió migrar de profesión. “Trabajé mucho en el área de la odontología hasta el año 2011. Luego me decanté por la innovación. En la actualidad, transito entre la academia y la industria: soy un científico ejecutivo”. En el proyecto de la batería, el investigador tiene a Fernando de Mendonça como socio, un científico centenario que fue uno de los fundadores del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe) de Brasil.
Los desafíos
Pese al potencial de este proyecto, el mismo reviste retos. El mayor es quizá su costo: la estimación indica que el dispositivo será entre un 10 % y un 30 % más caro que las opciones convencionales. Así y todo, para Duvoisin, es posible que los consumidores tomen esta diferencia como una inversión a largo plazo. “Si bien el precio inicial será más alto, la durabilidad de las baterías constituye un factor decisivo: con una vida útil de 100 años, los compradores ahorran al no tener que reemplazarlas a menudo. Esto representa una economía significativa en el transcurso del tiempo.”
El inventor explica a su vez que la nueva tecnología requiere el empleo de materiales de alta calidad y procesos de fabricación avanzados, cosa que puede elevar el costo de su producción. Pero remarca que a medida que la misma se vaya difundiendo, ese valor ha de bajar. Y está también en juego la competencia con los fabricantes que dominan el mercado de baterías. “Cuentan más recursos económicos y con una infraestructura consolidada. De todos modos, la ventaja competitiva de esta tecnología, enfocada en la durabilidad y en la sostenibilidad, constituye una gran diferencia.”
Aparte de ser más eficiente, la batería que Duvoisin diseñó también apunta a minimizar los impactos ambientales, una exigencia creciente tanto de los consumidores como de los entes reguladores. Las baterías convencionales, especialmente las de iones de litio, causan un gran impacto ambiental durante la producción y en el momento del desechado. Este proyecto fue premiado por el Instituto General Motors y los investigadores han publicado dos artículos científicos de alto impacto.
Por eso mismo, Duvoisin se encuentra abocado al diseño de una solución más amiga del medio ambiente, con materiales reciclables y con un ciclo de vida más largo. “Una de nuestras prioridades consiste en asegurarnos de que las baterías sean sostenibles en todas las etapas de su vida. Estamos desarrollando formas de minimizar los residuos y de asegurarnos de que los materiales empleados sean reciclables”, comenta. “Esto es fundamental no solamente para contemplar las exigencias del mercado, sino también para aportar a un futuro más sostenible.”
Más que una tendencia del mercado, la sostenibilidad constituye una necesidad. Cabe destacar que el aumento del consumo de baterías ha provocado un impacto significativo en el medio ambiente. Esto abarca entre otras cosas el creciente uso de vehículos eléctricos y otras tecnologías que dependen de las baterías de gran capacidad.
El potencial de mercado
Este proyecto se puso en marcha como una investigación académica, pero Duvoisin siempre tuvo la intención de convertirlo en una tecnología comercial. Para ello, las colaboraciones con grandes empresas e instituciones son fundamentales: el investigador negocia actualmente con distintas compañías tanto para validar el concepto como para expandir las posibilidades de aplicación de la tecnología en distintos sectores. Las alianzas permiten que el proyecto pueda validarse y ponerse a prueba en condiciones reales de mercado.
En este marco, Duvoisin se muestra optimista: en seis meses espera tener novedades sobre los inversores y los próximos pasos del desarrollo de la tecnología. “Estamos en una etapa crucial del proyecto y en los próximos meses esperamos avanzar más en las pruebas y en las asociaciones. Con el apoyo adecuado, este proyecto puede alcanzar el éxito global. El mundo está listo para contar con baterías más eficientes, más seguras y más sostenibles, y nosotros estamos listos para liderar este cambio.”
Según el inventor, la idea es ofrecer una solución lo suficientemente flexible como para contemplar distintas necesidades, y que al mismo tiempo sea sostenible y accesible. El inventor evalúa que, con los socios adecuados, es posible que las baterías estén listas para salir al mercado en seis meses. “Hemos tenido muy buenas conversaciones. Somos muy optimistas, pues no pensamos obstruir a nadie. Nuestro objetivo es agregar.”
Nota publicada por Agencia FAPESP.
