Crean baterías de litio a partir del silicio extraído de la cascarilla de arroz

Cuando en un proyecto se dan la mano la reutilización de residuos y el desarrollo de un nuevo material energético sostenible el resultado es un perfecto ejemplo de economía circular aplicada al campo de la energía. Eso es lo que ha sucedido con Sinclair, un proyecto  llevado a cabo en el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) para desarrollar con gran éxito silicio sostenible a partir de la cascarilla de arroz y usarlo en el diseño de ánodos de mayor capacidad para baterías de litio.

En los laboratorios del ITE se ha diseñado una tecnología que permite transformar el silicio que se encuentra de forma natural en algunos residuos de origen agrícola, como es la cascarilla de arroz, en un silicio que tiene las propiedades adecuadas para ser empleado en la fabricación de la nueva generación de baterías de litio.

Pese a que el Instituto tiene una larga trayectoria en materia de valorización de residuos para obtener materiales carbonosos de alto valor añadido, en este caso se ha ido un paso más allá, centrándose en la obtención de silicio, un material de alto valor añadido fundamental para la nueva generación de baterías, que va a permitir tener mayores capacidades y por tanto mayor autonomía en los vehículos eléctricos, por ejemplo. 

Esta investigación está apoyada por la Generalitat Valenciana a través de la Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital mediante convenio de I+D dentro de las ayudas dirigidas a centro tecnológicos de la Comunitat Valenciana (Expediente: CONV22/DGINN/11). Esta tecnología está basada en procesos que requieren de una menor temperatura en comparación con los métodos tradicionales empleados actualmente para sintetizar este tipo de materiales para baterías, representando un ejemplo de mejora de la eficiencia energética y, con ello, un menor coste que la transformación habitual. 

Además, se emplea un residuo que supone un reto para el sector agrícola y se transforma en una materia prima para otro sector. Estamos hablando de un producto de proximidad que no sólo permitirá reducir la dependencia de materiales que actualmente Europa está importando desde el continente asiático principalmente, sino que también rebajará la contaminación provocada por el transporte de estas materias primas.

“Analizando el material obtenido, caracterizándolo y comparándolo con silicios modelo utilizados como ánodos en baterías ion litio podemos afirmar que la porosidad, estructura y composición de los silicios sostenibles obtenidos en el proyecto Sinclair es comparable a estos compuestos modelo empleados actualmente como ánodos de silicio”, explican desde ITE

Poderosa fuente de recursos energéticos 

El proyecto Sinclair ha validado una nueva fuente de materia prima para la nueva generación de baterías de litio. Se trata de residuos de tipo biomásico de proximidad como es la cascarilla de arroz. Esto permite valorizar un residuo problemático para el sector agrícola. Además, se han detectado otros residuos biomásicos, como los restos de poda o residuos procedentes de depuración de aguas con alto contenido en SiO2, que también pueden ser empleados en la tecnología de Sinclair.

La tecnología de transformación del silicio que contienen en su estructura estos residuos agrícolas, representa un avance en la mejora de la eficiencia energética y reducción de costes derivados del proceso para obtener silicio de elevada pureza, “indudablemente, el éxito del proyecto supone un avance sólido hacia la creación de cadenas de valor más ecológicas, modernas, resilientes y circulares, estando totalmente alineado con las políticas europeas propuestas para combatir el cambio climático y la degradación ambiental, como el Pacto Verde Europeo” añaden sus responsables.

La cadena de valor del proyecto abarca diversos eslabones. Por un lado, se ha visto que numerosos elementos de la naturaleza contienen silicio y por tanto son susceptibles de ser empleados en la tecnología de Sinclair. Es el caso de las plantas monocotiledóneas (como la caña de azúcar, el arroz y diversos cereales), el estiércol de vaca o lodos provenientes de aguas residuales. Pero no solo eso, hay residuos procedentes del sector fotovoltaico -como los paneles fotovoltaicos cuando llegan al fin de su vida- que al contener grandes cantidades de silicio son susceptibles de emplearse con esta tecnología.

El campo que se abre es tan potente que empresas que se dedican al desarrollo de bienes de equipos o instalaciones de tratamiento de residuos pueden beneficiarse de los resultados de Sinclair para incorporar una nueva propuesta tecnológica en sus actividades. Por último, se han identificado otros ámbitos de aplicación donde el silicio es un material muy importante como son los circuitos integrados, fertilizantes especiales que usan este material para ciertas aplicaciones o pinturas especiales y composites.  

Este proyecto viene a reafirmar el intenso compromiso de ITE con la protección del medio ambiente, hablamos de un proceso de economía circular donde a partir de residuos que se generan en un sector se consigue dar un valor añadido al extraer componentes que son muy importantes como materia prima para otros sectores como es el del almacenamiento de energía y, en concreto, en la fabricación de baterías de litio. Así, un residuo de un sector es la materia prima de otro sector que está actualmente creciendo de forma exponencial. Además, también se impulsa la innovación en las PYMES de la región, que ven cómo un residuo que generan, pueden aprovecharlo para darle un valor añadido.