Un equipo científico de Alemania ha convertido plomo procedente de munición histórica, deteriorada y llena de impurezas, en yoduro de plomo de calidad fotovoltaica. Con ese material fabricó células solares de perovskita que alcanzaron una eficiencia cercana al 21 %, un resultado comparable al obtenido con precursores comerciales de altísima pureza.
El avance no vuelve inocuo al plomo ni significa que estos dispositivos vayan a instalarse mañana en los tejados. Pero demuestra que un residuo tóxico del pasado puede regresar al ciclo productivo y reducir la necesidad de extraer y refinar metal nuevo. Y eso cambia bastante la conversación.
Un residuo extremo
El estudio reúne a investigadores del Instituto Helmholtz Erlangen-Núremberg de Energías Renovables, integrado en el Centro de Investigación de Jülich, y de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Núremberg. En lugar de comenzar con plomo limpio, eligieron balas de varios siglos de antigüedad como materia prima de prueba.
El metal contenía restos de carbono, impurezas de otros metales y señales de oxidación acumuladas durante mucho tiempo. Era justo lo que buscaban, un residuo especialmente difícil con el que comprobar si el método podía funcionar fuera de las condiciones perfectas de un laboratorio.
Las balas, por tanto, no son la futura gran fuente de plomo para la industria solar. Son una prueba de esfuerzo. Si el sistema puede limpiar un material tan degradado, también podría adaptarse a otras corrientes de residuos con plomo que hoy resultan poco aprovechadas.
Cómo se transforma el plomo
El primer paso consiste en fundir la munición y remodelar el metal para utilizarlo como electrodo. Después se introduce en una disolución no acuosa de acetonitrilo y yodo, mientras una corriente eléctrica impulsa la transformación química.
Así se obtiene yoduro de plomo (PbI₂), un polvo amarillento utilizado como precursor en determinadas células de perovskita. El proceso logró cerca de un 94 % de eficiencia de conversión electroquímica incluso con una materia prima muy contaminada.
Después llega la purificación mediante cristalización por temperatura inversa. En este método, el calor favorece la formación de los cristales adecuados y ayuda a reducir las impurezas hasta concentraciones de partes por millón, suficientes para alcanzar calidad fotovoltaica.
El 21 % necesita contexto
La eficiencia de una célula solar indica qué parte de la energía de la luz se transforma en electricidad bajo unas condiciones de ensayo determinadas. Los dispositivos elaborados con el yoduro de plomo recuperado llegaron aproximadamente al 21 %.
Además, su comportamiento fue estadísticamente indistinguible del de las células fabricadas con un precursor comercial 5N. Esta denominación significa que el material de referencia tiene una pureza del 99,999 %, los conocidos como «cinco nueves».
¿Qué significa esto en la práctica? No supone un 21 % menos en la factura de la luz ni anuncia un récord mundial. Significa que, en células pequeñas de laboratorio, el residuo reciclado no penalizó de forma apreciable el rendimiento frente a una materia prima comercial muy pura.
Menos residuos, no menos vigilancia
Los autores recuerdan que entre el 30 % y el 40 % de los residuos de plomo sigue sin recuperarse. Dar una segunda vida a una parte de ese metal podría reducir la demanda de extracción primaria y evitar que un material tóxico termine disperso o almacenado sin utilidad.
Ian Marius Peters, físico y coautor del trabajo, resumió el problema con claridad. «El plomo es tóxico y su extracción y refinado exigen muchos recursos», señaló al presentar la investigación. El objetivo no es pintar de verde este metal, sino mantenerlo dentro de un circuito controlado.
En la comparación de laboratorio, una ruta acuosa de referencia necesitó unos 35 días para la disolución a temperatura ambiente y alrededor de 54 litros de agua por kilo durante la precipitación y el lavado. El proceso electroquímico evita esa larga espera, aunque su balance ambiental seguirá dependiendo de recuperar el acetonitrilo, el yodo y las soluciones de cristalización. Ahí se juega buena parte de su credibilidad.
Por qué interesa la perovskita
Las células de perovskita pueden fabricarse depositando materiales desde una disolución y ofrecen opciones de producción mediante impresión. En el fondo, eso abre la puerta a dispositivos ligeros, flexibles y aptos para usos donde una placa rígida de vidrio resulta poco práctica.
También pueden emplearse en estructuras en tándem para aprovechar mejor distintas partes de la luz solar. Esa versatilidad explica por qué la industria y los centros de investigación llevan años persiguiendo su salto al mercado.
Pero la promesa viene con deberes. Estos materiales pueden ser sensibles a la humedad, el oxígeno, el calor y la luz, y las formulaciones con plomo necesitan una encapsulación fiable y un sistema de recogida al final de su vida útil. El nuevo estudio resuelve una pieza del puzle, no todas.
El salto al mercado
Para avanzar desde una célula pequeña hasta una fábrica será necesario demostrar que la conversión mantiene la pureza, el rendimiento y la seguridad en lotes mucho mayores. También habrá que medir el consumo real de energía y disolventes, automatizar el manejo del plomo y comprobar que el coste puede competir con el material convencional.
La cadena completa importa tanto como la química. Recoger el residuo, transportarlo sin fugas, convertirlo, encapsular el dispositivo y recuperar de nuevo el plomo cuando la célula se retire son pasos inseparables si se quiere hablar de economía circular.
Aun con esas cautelas, el resultado deja una idea potente porque un residuo asociado durante siglos a las armas puede convertirse en materia prima para producir electricidad solar. No es magia, pero sí una ruta que merece ser probada a mayor escala.
El estudio completo fue en Cell Reports Physical Science.
