- El proceso mezcla PET triturado con una pequeña cantidad de óxido de grafeno y aplica un tratamiento térmico controlado.
- La mejor estructura se obtuvo con un 2,5% de óxido de grafeno, sin utilizar catalizadores metálicos.
- El material todavía debe probarse dentro de celdas y demostrar que puede fabricarse a escala industrial.
La botella de agua que termina en el contenedor amarillo y el ánodo de una batería pertenecen a dos mundos industriales claramente diferenciados. Un elemento, los plásticos, que ha sido denostado siempre por la propia población por la profundísima huella negativa que deja en el medioambiente pero que en el caso del sector del automóvil ha encontrado una vida que no se le esperaba. Desde hace tiempo es habitual ver cómo muchas partes del habitáculo de los coches están realizadas con PET reciclable pero ahora puede que hay llegado una solución mucho más práctica para el coche eléctrico.
Un equipo de la Universidad Estatal de Pensilvania ha encontrado un posible vínculo entre ambas: utilizar residuos de plástico PET como materia prima para producir grafito sintético de alta calidad. El trabajo, publicado en la revista científica Diamond and Related Materials, describe un proceso capaz de reorganizar el carbono presente en el tereftalato de polietileno, el plástico habitual de muchas botellas y envases. El resultado es una estructura grafítica ordenada que, según sus responsables, podría llegar a emplearse en los ánodos de las baterías de iones de litio.
PET triturado, óxido de grafeno y calor
El equipo de Penn State trituró residuos de PET y los mezcló con pequeñas cantidades de óxido de grafeno antes de someterlos a un tratamiento térmico controlado. La proporción que dio mejores resultados fue un 2,5% de óxido de grafeno en peso.
Ese aditivo actúa como guía para que los átomos de carbono se organicen durante la grafitización. En lugar de quedar dispuestos de forma irregular, forman capas más alineadas y cristales de mayor tamaño. Los investigadores aseguran que la estructura obtenida superó en grado de ordenación a varias muestras comerciales de grafito natural utilizadas como referencia.
Una estructura cristalina bien organizada es una buena señal para un material destinado a ánodos, porque facilita el almacenamiento y la liberación de los iones de litio durante los ciclos de carga y descarga. No permite concluir todavía que la batería ofrecerá más capacidad, cargará antes o durará más.
El procedimiento evita además el uso de catalizadores metálicos como hierro, níquel o cobalto, empleados en algunos procesos de grafitización. Estos metales pueden dejar impurezas y obligar a añadir etapas posteriores de limpieza química. Sustituirlos por un aditivo basado en grafeno podría simplificar la purificación y generar un grafito más limpio, aunque será necesario estudiar el consumo energético y la huella completa del proceso.
El grafito pesa más de lo que parece en una batería
El grafito es igual de decisivo en una batería, por mucho que el protagonismo recaiga sobre el litio, el níquel o el cobalto. Este elemento forma la mayor parte del ánodo en las baterías de iones de litio convencionales y se necesita en cantidades elevadas. Incluso las químicas LFP, que prescinden de níquel y cobalto en el cátodo, continúan utilizando grafito en el lado negativo de la celda.
También es una materia prima con una cadena de suministro muy concentrada. China domina tanto el procesamiento de grafito natural como la fabricación de grafito sintético apto para baterías. La Agencia Internacional de la Energía calcula que el país podría mantener alrededor del 80% del suministro mundial de grafito de calidad para baterías en 2035.
Europa lo considera una materia prima estratégica, pero continúa dependiendo ampliamente de las importaciones. Por eso interesan las nuevas minas y plantas de procesamiento, aunque también los procedimientos capaces de recuperar carbono de corrientes de residuos ya existentes. Convertir PET en grafito no sustituiría de golpe a la minería ni a la producción sintética convencional, pero sí podría abrir una fuente complementaria, además de dar una salida de mayor valor a un plástico que con frecuencia se recicla en productos de menor calidad o acaba fuera del circuito de recuperación.
La investigación no se ha validado aún ni existe por ahora una batería de automóvil fabricada con botellas recicladas. Simplemente es que los científicos han demostrado que el procedimiento funciona y que el grafito obtenido presenta propiedades estructurales prometedoras. El siguiente paso será comprobar cómo se comporta dentro de una celda, cuánto cuesta producirlo y si el método puede pasar del laboratorio a una planta industrial.
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No era la idea inicial pero las cuatro ruedas se cruzaron en mi camino periodístico y desde entonces no he parado de disfrutar al volante. Enamorado del sonido de algunos motores, hoy por hoy vivo con sorpresa y emoción el camino electrificado que está tomando el sector.
