¿Puede el pelo de vaca impulsar autos? Unos científicos argentinos lo han patentado

EL PAÍS ofrece en abierto la sección América Futura por su aporte informativo diario y global sobre desarrollo sostenible. Si quieres apoyar nuestro periodismo, suscríbete aquí.

Los científicos del Laboratorio de Energías Sustentables (LaES) de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC) llevan ocho años trabajando con residuos orgánicos como malta, cáscara de maní o de arroz para producir biocarbones. Ahora, el equipo de 30 personas, entre los que están los investigadores Victoria Bracamonte, Guillermina Luque, Andrea Calderón, Daniel Barraco y Ezequiel Leiva, quiere convertir una materia prima abundante en un país ganadero como Argentina, el pelo de vaca, en la energía del futuro a través de la creación de baterías de litio-azufre de próxima generación.

Antes de la pandemia, los científicos se lanzaron a experimentar con el pelo de vaca y descubrieron que podía ser una materia prima prometedora. “Recibimos el pelo de una curtiembre con olor a pis de vaca, Vicky [Bracamonte] hizo el primer lavado del pelo en el lavarropas de su casa, después lo secó en el horno de su cocina. Le hicimos otro lavado con alcohol isopropílico en el laboratorio y empezamos con el proceso para obtener el biocarbón”, detalla Guillermina Luque, en relación a los comienzos.

Las baterías de litio-azufre son la promesa de la transición energética, en el camino a mitigar el cambio climático, en especial en el mercado automotor ya que los vehículos a combustión son grandes emisores de gases de efecto invernadero. Pero aunque se están haciendo ensayos con ellas en laboratorios de todo el mundo, aún no se comercializan.

“Esta sería una nueva generación de baterías que hoy todavía no está en el mercado. El pelo de vaca es un material que nadie había usado con ese fin hasta este momento”, explica Ezequiel Leiva, que este año recibió el premio Konex como uno de los 100 científicos argentinos más destacados en la última década.

El trabajo es financiado por YPF Tecnología (Y-Tec), la empresa de investigación y desarrollo para la industria energética más importante de Argentina, y el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet), con el apoyo de otras instituciones del Estado.

Leiva cree que el desarrollo a escala industrial demandará unos diez años y que las de litio-azufre convivirán con las actuales de ion litio para el abastecimiento de la industria automotriz frente al boom de los coches eléctricos. Según un análisis de PwC and Strategy&, los vehículos eléctricos de batería (BEV) representaron el 14,3% de las nuevas matriculaciones de coches en 14 grandes mercados en 2022, frente a sólo el 4,1% de 2020 y el 8,2% de 2021. Además, se prevé que en 2026 el precio de los vehículos eléctricos sea igual al de los de combustión en los países más desarrollados, indica un informe de Statista. Es decir que se prevé un gran incremento en la demanda de baterías. En Noruega, el 60% de los vehículos vendidos en 2021 eran eléctricos. En China, en 2022 se matricularon seis millones. “En esta década y la próxima habrá una revolución en cuanto a esta tecnología”, asegura Leiva.

El valor de un desecho

El desarrollo argentino, patentado en Estados Unidos y publicado en la revista Chemistry Select, tiene al menos dos aristas destacadas, según los científicos del LaES y de expertos independientes.

Por una parte, se valora la apuesta a la economía circular. La novedad es la materia prima, un desecho industrial que este país ganadero produce en grandes cantidades. El pelo vacuno es el principal residuo sólido de las curtiembres, que se tira o se usa para relleno de suelos. Se estima que por cada tonelada de piel de vaca húmeda se generan 85 kilos de pelo residual que rinden ocho kilos de carbón. En el año 2020 se produjeron 77.000 toneladas de cuero de vaca, que podría producir 616.000 kilos de material de carbono para el cátodo. “Es interesante darle un valor agregado a algo que no sirve para nada y que pueda ser utilizado en una batería para almacenar energía”, piensa Luque.

Por otra parte, el biocarbón que se obtiene del pelo de vaca presenta una reducción de las reacciones químicas que generan polisulfuros que desgastan la capacidad de las baterías. La estructura que se logra después de procesar este residuo orgánico evitaría que se formen esas sustancias no deseadas. “Una de las bondades del pelo de vaca es que es capaz de retener los polisulfuros, esas especies solubles de azufre, que evita la pérdida de material de esa batería”, detalla Leiva.

La comunidad científica independiente también considera que este desarrollo tiene un enorme potencial. Arnaldo Visintin, profesor de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) e investigador superior del Conicet, dice que es “una contribución muy importante”. Opina, además, que este trabajo de laboratorio podría desarrollarse en un tiempo no muy lejano en UniLiB, la primera fábrica piloto argentina de celdas nacionales para baterías de ion litio —un emprendimiento conjunto entre Y-Tec y la UNLP— en la localidad bonaerense de Berisso.

“Creo que en menos de diez años podrá llevarse adelante un prototipo de litio-azufre”, asegura Visintin. “La de litio-azufre es la batería del futuro, pero aún tiene algunos problemas que este método ideado en Córdoba mejora mucho, ya que llega hasta cien ciclos de carga y descarga y a mil ciclos con 50% de descarga; muy buena capacidad. Eso es nuevo, es una contribución importante”, plantea el investigador.

De qué se trata

Las baterías actuales tienen dos electrodos: un ánodo de grafito y un cátodo de cobalto y níquel, metales caros y contaminantes. Leiva explica que se busca reemplazar ese cátodo por uno que tenga azufre. Las de litio-azufre, además de ser más económicas y ecológicas, tendrían mayor autonomía, velocidad de carga y densidad de energía. Serían más sustentables.

El proceso para producir biocarbones del pelo de vaca se realiza por completo en el laboratorio. La materia prima se somete a una especie de “cocción” en dos etapas. El biocarbón sintetizado, se lava y se mezcla con azufre, obteniéndose un material compósito que se utiliza para la fabricación de los electrodos. Una vez preparados estos cátodos, son testeados en celdas del tipo “botón”, las cuales emplean litio como contraelectrodo. Este compósito de biocarbón-azufre tiene cualidades específicas hasta ahora no observadas en otros materiales utilizados por los investigadores. Su estructura micro y nanoporosas es lo que posibilita una buena respuesta de la batería.

“¿Qué tiene de especial el pelo de vaca? Una estructura que cuando se la ataca genera meso y microporos que pueden retener azufre. Tiene esa singularidad; no todos los materiales dan la misma respuesta”, refiere Leiva. El azufre es un material no conductor que tiene que estar recubierto por uno carbonoso que le dé, precisamente, conductividad. En este caso, lo que se observó es que la batería puede almacenar gran cantidad de litio, con muchos ciclos de carga y descarga.

Leiva asegura que las baterías de este tipo permitirán duplicar la autonomía a los futuros vehículos eléctricos. “Si lo llevamos a un auto eléctrico, las baterías de ion-litio han llegado a su máxima capacidad posible, una autonomía de 300 kilómetros aproximadamente. La batería de litio-azufre permitiría que el auto ande 600 kilómetros, parecido al de combustión interna”, coincide Luque. Plantea que también se podría pensar en el uso de este tipo de energía para vehículos más grandes, incluso aviones.

Bracamonte remarca que el trabajo que realiza el equipo pone en valor el aporte que la ciencia y tecnología pueden hacer al desarrollo de un país. No sólo favoreciendo a la población interna, sino posicionando en este caso a Argentina como un productor de materias primas para energías.

Aunque todavía queda un largo proceso por delante, que incluye mejoras en la velocidad de la batería y optimizar el procedimiento, Leiva piensa que el pelo de vaca es un buen candidato. “Hay trabajo por hacer. Lo interesante es que esta etapa bastante prematura demuestra que ese compuesto es viable”, subraya.