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Baterías de litio: el Nobel de Química de 2019

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John B. Goodenough era una fija hace años. Por fin, a los 97, este miércoles, el investigador estadounidense, precursor de una tecnología que ha transformado la vida cotidiana de millones de personas, fue galardonado con el Premio Nobel de Química 2019, que le otorgó la Real Academia de las Ciencias de Suecia y que comparte con el británico Stanley Whittingham y el japonés Akira Yoshino, premiados por desarrollar la batería de iones de litio.

En su comunicado, la Academia destaca que “esta ligera, recargable y potente batería se utiliza en la actualidad en todas partes, desde los teléfonos móviles a los ordenadores portátiles y los vehículos eléctricos. También puede almacenar cantidades significativas de energía solar y eólica, haciendo posible una sociedad libre de combustibles fósiles”. Los ganadores se repartirán, en partes iguales, un premio de 825.000 euros.

“Todos los años se venía especulando con este reconocimiento, que es realmente muy merecido”, destaca Ernesto Calvo, profesor de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, investigador del CONICET y director del Instituto de Química, Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE, UBA-CONICET), además de máximo referente de las investigaciones sobre litio en la Argentina.

“Goodenough ya era muy conocido en los 60 por su desarrollo de la teoría de óxidos, que utilizó como fundamento de lo que se llama intercalación de iones limpios. Su gran logro fue haber obtenido una batería donde el litio metálico, que es muy peligroso, muy reactivo, no está. La innovación pasó por meter los iones limpios dentro de la estructura de óxido, en el electrodo positivo de la batería, y la estructura de grafito en el electrodo negativo. Sin litio metálico, la batería se vuelve muy segura”, explica Calvo, ganador, en 2017, del primer premio en el certamen mundial Bright Minds Challenge, por el desarrollo de un método limpio, económico, selectivo y respetuoso con el medio ambiente que utiliza energía solar para obtener litio a partir de la salmuera natural de salares de altura.

La investigación con baterías de litio cobraron impulso durante la crisis del petróleo, en los años 70. Whittingham, de 78 años, investigador de la Universidad Estatal de Nueva York, comenzó a explorar materiales superconductores, en busca de energías libres de combustibles fósiles. El resultado fue una batería de litio con un cátodo de disulfuro de titanio y un ánodo de litio metálico, con un gran potencial, un poco más de dos voltios, pero inviable por la alta reactividad del litio.

“Aquella primera batería de Whittingham explotaba. Entonces Goodenough, ya en 1980, desarrolló esta idea de hacer la intercalación en óxidos”, amplía Calvo, que durante su posdoctorado en el Imperial College of Science, Technology and Medicine, en Londres, entre 1979 y 1982, se reunía periódicamente con Goodenough y su equipo en Oxford. El físico –nacido en 1922 en Jena, Alemania, pero nacionalizado estadounidense e investigador de la Universidad de Texas– demostró que el óxido de cobalto con iones de litio intercalados producía hasta cuatro voltios.

“El litio es el metal más liviano. Por lo tanto, podés tener mucha energía en muy poca masa. Esta es la clave de que hoy podamos tener teléfonos celulares tan pequeños, con un montón de aplicaciones, porque las baterías pueden hacerse cada vez más diminutas”, explica Calvo.

Optimizando aquellos desarrollos de Whittingham y Goodenough, el japonés Akira Yoshino, de 71 años, creó la primera batería de iones de litio comercial, lanzada al mercado por Sony en 1991, punto de partida de una nueva sociedad inalámbrica. “El resultado fue una batería ligera y resistente que podía cargarse cientos de veces antes de que su rendimiento se redujera. La ventaja de las baterías de iones de litio es que no se basan en reacciones químicas que descomponen los electrodos, sino en iones de litio que fluyen de un lado a otro entre el ánodo y el cátodo”, detalla la Academia Sueca en el comunicado de la premiación.

“Este Nobel premia el desarrollo de una química totalmente nueva, con enormes beneficios en varios aspectos de la vida cotidiana. Primero –enumera Ernesto Calvo–, la más obvia, la electrónica móvil: baterías livianas para celulares, tablets, juguetes y herramientas portátiles. Segundo, su aplicación con energías renovables. Sólo en Sudamérica hay 30 millones de personas sin acceso a energía eléctrica. Un molino de viento o un panel solar necesitan una batería donde almacenar esas energías renovables, que son intermitentes. Tercero, y lo que más impacto tendrá en el corto plazo, el auto eléctrico, con un beneficio inmediato, que es no contaminar el ambiente con partículas de hollín. Las baterías de ion-litio todavía ofrecen baja autonomía, pero se están investigando baterías de litio-oxígeno, litio-azufre. El litio que necesita un auto eléctrico equivale al que tienen 15 mil celulares. Eso da la idea del crecimiento que va a tener la demanda”.

El Nobel de Química 2019 es también una noticia trascendente para la Argentina que, junto a Bolivia y Chile, tiene las mayores reservas de litio del mundo. “Pensado en términos de minería, es un muy mal negocio.Hoy se están llevando el litio por nada”, dice Calvo, impulsor de la creación del Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy (CIDMEJU CONICET), con sede en Palpalá. “Ahora bien, si pensamos que, además del recurso bajo el suelo, tenemos una tradición científico tecnológica, en un país con varios premios Nobel, que ha fabricado satélites y reactores nucleares, hay un potencial muy grande para encarar este tipo de desarrollos aquí, y gente capacitada en las universidades y en el CONICET para hacerlo. Falta una fuerte decisión política. Espero que en los próximos meses ocurra”.

Por PABLO TARANTO / Nex Ciencias