Localizado en la vertiente cantábrica, el pino insignis es la especie que ocupa una mayor extensión (150.000 ha, que suponen casi el 40% de la superficie forestal arbolada total) y una mayor productividad forestal en el País Vasco (cerca del 90% de las cortas anuales). Fuente: Irekia – Eusko Jaurlaritza – Gobierno Vasco. CC BY 3.0 ES

Los sistemas de almacenamiento de energía juegan un papel destacado en la obtención de soluciones energéticas sostenibles capaces de satisfacer las necesidades energéticas de la sociedad moderna. De hecho, según explica Eider Goikolea, investigadora del Grupo de Investigación de Estado Sólido y Materiales de la UPV/EHU, «en el campo de las energías renovables no podemos controlar el viento, el calor, la luz, etc., que nos aporta la naturaleza. Además, en ocasiones, la demanda de energía no coincide con la producción, por lo que es necesario desarrollar recursos que almacenen esa energía producida mediante sistemas renovables”.

Eider Goikolea e Idoia Ruiz de Larramendi, profesoras de la UPV/EHU y miembros del grupo de investigación, desarrollan materiales para la próxima generación de tecnologías de almacenamiento de energía electroquímica. “Desarrollamos nuevos materiales que puedan ser utilizados para almacenar energía. En este caso, hemos elaborado unos carbones a partir de partículas de madera del pino insignis presente en nuestro entorno y que se utiliza en las carpinterías. Al fin y al cabo, ese serrín no se utiliza para nada, pero tiene un gran contenido en carbono», explica Idoia Ruiz de Larramendi.

Sistema híbrido de iones de litio

Para el almacenamiento de energía se utilizan normalmente baterías y supercondensadores. Los supercondensadores almacenan menos energía que las baterías, pero en determinados momentos son capaces de aportar mayor cantidad de ella. «Los supercondensadores no son válidos para aportar energía a un sistema durante mucho tiempo. Se utilizan cuando queremos gran cantidad de energía en un breve espacio de tiempo; no así las baterías», añade Goikolea.

Las investigadoras han desarrollado un dispositivo híbrido de iones de litio. «Tiene ventajas presentes en los dos sistemas mencionados: puede acumular mucha energía (como en las baterías), puede funcionar a potencias altas y es capaz de soportar muchos ciclos de carga y descarga (como en los supercondensadores)”, afirman. Para ello, han combinado en un mismo dispositivo un electrodo de tipo batería y otro de tipo supercondensador.

Para obtener los electrodos, han utilizado diferentes tipos de carbón. «El término carbón es muy general, ya que hay muchos tipos diferentes. No todas las biomasas ofrecen carbones adecuados para estas aplicaciones, pero hemos comprobado que la del pino insignis tiene unos resultados muy satisfactorios”, añade Ruiz de Larramendi. Uno de los electrodos ha sido fabricado con carbón duro y el otro con carbón activado. Además, en la generación de los electrodos, han puesto un empeño especial en el uso de procesos económicos y sostenibles: «El proceso de fabricación de los electrodos ha sido eficiente energéticamente. Las temperaturas de síntesis no superaron los 700 °C», explican. Y los aditivos utilizados fueron económicos.

Este trabajo ha puesto de manifiesto que también se obtienen buenos resultados utilizando biomasa del entorno. Según las investigadoras, «la biomasa resulta ser una alternativa rentable y sostenible para la mejora de los condensadores de iones de litio convencionales. Los materiales derivados de la biomasa ofrecen grandes posibilidades para desarrollar sistemas ecológicos y económicos de almacenamiento de energías de alta potencia. Es importante avanzar en esta línea de investigación”, concluyen.

Referencia:

Jon Rodriguez-Romero, Idoia Ruiz de Larramendi, Eider Goikolea (2024) A forestry waste-derived lithium ion capacitor: Sustainable, high-power energy storage Journal of Power Sources doi: 10.1016/j.jpowsour.2024.235961

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

El artículo Un supercondensador de iones de litio a partir de serrín se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.