La tecnología actual de baterías de iones de litio probablemente no podrá manejar la enorme demanda de energía de las próximas décadas. Se estima que para 2050, la electricidad constituirá el 50 por ciento de la combinación energética mundial. Hoy dia, esa tasa es del 18 por ciento. Pero se espera que la capacidad instalada para la producción de energía renovable se cuadruplique. Esto requerirá baterías que sean más eficientes, más barato y respetuoso con el medio ambiente.

Una de las alternativas que se están estudiando hoy en día en muchas partes del mundo es la batería de litio-aire. Algunos de los esfuerzos brasileños en la búsqueda de dicho dispositivo se presentaron en el segundo día de la Semana FAPESP de Londres, celebrado del 11 al 12 de febrero, 2019.

"Hoy se habla mucho sobre los coches eléctricos. Algunos países europeos también están pensando en prohibir los motores de combustión. Además, las fuentes renovables como la energía solar necesitan baterías para almacenar lo que se genera durante el día a través de la radiación solar, "dijo Rubens Maciel Filho, profesor de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Campinas (UNICAMP).

La batería de litio-aire, actualmente funcionando solo a escala de laboratorio, utiliza oxígeno ambiental como reactivo. La batería almacena energía adicional a través de una reacción electroquímica que da como resultado la formación de óxido de litio.

"Es una forma sostenible de almacenar energía eléctrica. Con los avances, puede soportar numerosos ciclos de descarga / carga. Tiene un gran potencial para su uso en el transporte, tanto en vehículos ligeros como pesados. También puede funcionar en redes de distribución de energía eléctrica, "dijo el investigador.

Pero convertir experimentos en productos comercialmente viables implica comprender los fundamentos de las reacciones electroquímicas que ocurren en el proceso.

"También requiere el desarrollo de nuevos materiales que nos permitan aprovechar las reacciones deseables y minimizar o evitar las indeseables". "dijo Maciel, director del Centro de Innovación en Nuevas Energías (CINE). Con unidades en UNICAMP, el Instituto de Investigaciones en Energía Nuclear (IPEN) y el Instituto de Química de São Carlos de la Universidad de São Paulo (USP), el centro cuenta con el apoyo de FAPESP y Shell en el marco del Programa de Centros de Investigación en Ingeniería (ERC).

Continuó explicando que algunos de los fenómenos deben observarse en operando, o en otras palabras, en tiempo real. "La idea es hacer un seguimiento de las reacciones que ocurren en los experimentos dinámicos y las diferentes especies químicas que se forman, aunque sea temporalmente.

De lo contrario, algunas de las etapas del proceso se pierden y la batería se vuelve ineficiente en términos de tiempo de carga y duración de la carga ".

Para realizar estas mediciones, los investigadores están utilizando el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS) en el Centro Brasileño de Investigación de la Luz en Energía y Materiales (CNPEM), ubicado en Campinas.

Otro proyecto presentado durante la sesión involucró baterías de azufre-aire. A pesar de no ser tan eficiente, son económicos y almacenan energía durante muchas horas. “Pueden almacenar energía hasta por 24 horas a un costo muy bajo. Sus ingredientes principales son el azufre y la sosa cáustica y son sumamente económicos. Por eso estamos invirtiendo en ellos, "dijo Nigel Brandon, profesor del Imperial College.

Debido a estas características, Las baterías de azufre-aire se pueden usar en hogares o negocios. Brandon cree, sin embargo, que su mayor potencial está en las estaciones de carga para coches eléctricos, que se volverá mucho más común debido al objetivo europeo de reducir las emisiones de carbono en un 80 por ciento para 2050.

"Es importante subrayar el hecho de que los diferentes proyectos de baterías no compiten entre sí, sino que se complementan entre sí, "dijo Geoff Rodgers de la Universidad Brunel de Londres, facilitador de la sesión.

Sol, hidrógeno y biocombustibles

Las baterías más eficientes son particularmente importantes en un escenario en el que se espera que aumente el uso de energía solar. La radiación solar máxima durante el día requerirá la necesidad de un almacenamiento eficiente de energía para poder aprovecharla durante la noche.

Maciel también habló sobre un proyecto en CINE para desarrollar células fotovoltaicas más eficientes que podrían usarse en el futuro para convertir la energía solar en electricidad, así como para obtener productos químicos. o incluso hidrógeno de la hidrólisis del agua.

El hidrógeno líquido es un combustible muy eficiente, pero su producción conlleva elevados costes energéticos. Es una de las opciones que se están considerando en Reino Unido ya que los biocombustibles no son tan viables como en Brasil.

"Buscamos nuevas enzimas bacterianas para la oxidación de la lignina, un polímero aromático que constituye más del 25 por ciento de las paredes celulares de las plantas y es parte del residuo de la producción de biocombustible. El objetivo es desarrollar nuevos productos como biocombustibles, nuevos plásticos y productos químicos para la industria, "dijo Timothy Bugg de la Universidad de Warwick.