El crecimiento en la oferta de fuentes de energía renovable significará una mayor demanda de dispositivos óptimos para el almacenamiento de energía; Investigadores de São Paulo y el Reino Unido presentaron avances en el desarrollo de nuevas baterías en el FAPESP Week London
La tecnología actual de la batería de ion litio probablemente no podrá manejar la enorme demanda de energía de las próximas décadas. Se estima que para 2050, la electricidad representará el 50% de la combinación de energía del mundo. Hoy esa tasa es del 18%. Pero se espera que la capacidad instalada para la producción de energía renovable se multiplique por cuatro. Esto requerirá baterías que sean más eficientes, económicas y respetuosas con el medio ambiente.
Una de las alternativas que se están estudiando hoy 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 Día dos del FAPESP Week London , celebrado del 11 al 12 de febrero de 2019.
“Hoy se habla mucho sobre autos 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, que actualmente funciona solo a escala de laboratorio, utiliza oxígeno ambiental como reactivo. La batería almacena energía adicional a través de una reacción electroquímica que produce 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 el transporte, tanto en vehículos livianos como pesados. También puede funcionar en redes de distribución de energía eléctrica“. dijo el investigador.
Pero convertir los 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 de Nueva Energía (CINE) . Con unidades en UNICAMP, el Instituto de Investigación de Energía Nuclear (IPEN) y el Instituto de Química de São Carlos en 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 de Ingeniería (ERC) .
Luego explicó que algunos de los fenómenos deben observarse en el funcionamiento 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 de Sincrotrón (LNLS) en el Centro Brasileño de Investigación de Luz en Energía y Materiales (CNPEM), ubicado en Campinas.
Otro proyecto presentado durante la sesión involucró baterías de aire de azufre. A pesar de no ser tan eficientes, son económicos y almacenan energía durante muchas horas. “Pueden almacenar energía por hasta 24 horas a un costo muy bajo. Sus ingredientes principales son el azufre y la soda cáustica y son extremadamente económicos. Es por eso que estamos invirtiendo en ellos“, dijo Nigel Brandon, profesor del Colegio Imperial.
Debido a estas características, las baterías de aire de azufre se pueden utilizar en hogares o empresas. Sin embargo, Brandon cree que su mayor potencial está en las estaciones de carga para automóviles eléctricos, que se volverán mucho más comunes debido al objetivo europeo de reducir las emisiones de carbono en un 80% 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 la energía solar. La radiación solar máxima durante el día requerirá la necesidad de un almacenamiento eficiente de la energía para que pueda aprovecharse durante la noche.
Maciel también habló sobre un proyecto en CINE para desarrollar células fotovoltaícas más eficientes que podrían usarse en el futuro para convertir la energía solar en electricidad y también para obtener productos químicos, o incluso hidrógeno de la hidrólisis del agua.
El hidrógeno líquido es un combustible muy eficiente, pero su producción implica altos costos de energía. Es una de las opciones consideradas en el Reino Unido, ya que los biocombustibles no son tan viables como en Brasil.
“Estamos buscando nuevas enzimas bacterianas para la oxidación de la lignina, un polímero aromático que constituye más del 25% de las paredes celulares de las plantas y es parte del residuo de la producción de biocombustibles. El objetivo es desarrollar nuevos productos como los biocombustibles y los plásticos nuevos. y productos químicos para la industria “, dijo Timothy Bugg de la Universidad de Warwick.
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