Una mezcla de yema de huevo y arroz sobrante puede convertirse en un material capaz de almacenar carga eléctrica miles de veces. Investigadores de las universidades chinas de Henan y Fudan obtuvieron un carbono poroso cuyo electrodo conservó el 82,26 % de su capacitancia inicial después de 10.000 ciclos de carga y descarga en el laboratorio.
El trabajo, publicado en septiembre de 2023, explora una posible salida para los residuos alimentarios mediante su transformación en componentes de supercondensadores. El resultado invita a seguir investigando, aunque todavía queda por demostrar cómo funcionaría esta propuesta fuera de las condiciones controladas del ensayo.
Por qué mezclar huevo y arroz
La elección de los ingredientes tiene una explicación sencilla. Las proteínas del huevo aportan nitrógeno, mientras que el almidón del arroz proporciona carbono para construir la estructura del material. La combinación permite modificar sus propiedades y facilitar el almacenamiento de carga.
El equipo comparó mezclas con clara y con yema por separado. La muestra más destacada, denominada YPAC-1, se obtuvo con iguales cantidades en masa de yema y arroz residual. Esa proporción funcionó mejor entre las formulaciones estudiadas, algo que no garantiza el mismo resultado con cualquier mezcla de sobras.
Del restaurante al laboratorio
Los ingredientes procedían del restaurante South Court de la Universidad de Henan. La metodología especifica que los investigadores compraron huevos y residuos de arroz, por lo que no permite asegurar que los huevos también fueran alimentos desechados.
La preparación incluyó congelación y un secado de 72 horas mediante liofilización, que elimina agua del material congelado. Después llegaron dos tratamientos a 600 °C bajo nitrógeno, uno para carbonizar la mezcla y otro con hidróxido de potasio para desarrollar los poros. También fueron necesarios lavados y secados posteriores.
El secreto está en los poros
El polvo obtenido tiene una estructura parecida a un panal, con huecos de distintos tamaños. La muestra YPAC-1 alcanzó una superficie específica de 1.572,1 metros cuadrados por gramo. Esa cifra cuenta las superficies internas del material, no el espacio que ocuparía el polvo extendido sobre una mesa.
¿Por qué importa tanto algo que no vemos a simple vista? Los poros ofrecen lugares donde se acumulan los iones, partículas con carga eléctrica que se desplazan por el líquido conductor del dispositivo. Además, una red de canales adecuada facilita su entrada y salida durante la carga y la descarga.
Qué dicen los 10.000 ciclos
La cifra más llamativa necesita contexto. El 82,26 % se obtuvo en una configuración de tres electrodos, utilizada para estudiar el comportamiento del material, con una corriente de 10 amperios por gramo. La prueba mide la conservación de su capacitancia, es decir, su capacidad de acumular carga para una determinada diferencia de voltaje.
En otro ensayo, a 1 amperio por gramo, el material alcanzó 446,22 faradios por gramo. Son condiciones distintas y los dos resultados deben leerse por separado. Tampoco permiten calcular directamente cuántos años duraría un aparato fabricado con este carbono.
Almacenar rápido tiene un límite
Los supercondensadores resultan útiles cuando hace falta absorber o entregar energía con rapidez y repetir la operación muchas veces. En los basados en carbono, buena parte del almacenamiento ocurre en la superficie de los electrodos. En este material también contribuyen procesos asociados a los átomos de nitrógeno y oxígeno incorporados a su estructura.
Pero, en general, estos dispositivos guardan menos energía por unidad de masa que las baterías. Por eso, resistir muchas cargas no basta para resolver la autonomía del móvil que llevamos en el bolsillo. El interés está en desarrollar componentes para aplicaciones donde la rapidez y la repetición de los ciclos sean especialmente importantes.
El balance ambiental pendiente
La cantidad de residuos explica el interés por buscarles nuevas salidas. Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, en 2022 se generaron 1.050 millones de toneladas de residuos alimentarios, incluidas las partes no comestibles. El 60 % correspondió a los hogares, de acuerdo con su informe publicado en 2024.
Convertir una parte en materiales útiles podría ayudar a aprovechar esos recursos, pero el balance debe incluir todo el proceso. Calentar, secar y emplear reactivos también consume recursos y genera residuos que hay que gestionar. El estudio no aporta un análisis de ciclo de vida ni demuestra cuánto CO2 se evitaría con esta alternativa.
Para valorar su aplicación industrial habrá que comprobar los costes, la regularidad de las materias primas y el rendimiento a mayor escala. El estudio original fue publicado el 9 de septiembre de 2023 en la revista Molecules.
Imagen: Paul Goyette / Wikimedia Commons (CC BY-SA 2.0)
