Las cáscaras que quedan después de una mariscada pueden tener una segunda vida dentro de una batería. Un equipo liderado desde la Universidad de Maryland utilizó quitosano, un material obtenido de la quitina de los crustáceos, para fabricar un gel que permitió al ánodo de zinc, uno de sus electrodos, superar los 1000 ciclos de funcionamiento en el laboratorio.
El trabajo se publicó en septiembre de 2022 y destacó también por la biodegradación del electrolito en unos cinco meses. Desde entonces, la propuesta ha recibido apoyo para avanzar hacia su comercialización, aunque los resultados originales deben entenderse como pruebas experimentales.
Del marisco al electrolito
La quitina forma parte del caparazón de cangrejos, gambas y langostas. Mediante un tratamiento químico se obtiene quitosano, que los investigadores combinaron con zinc para crear el material empleado en la batería.
Ese gel actúa como electrolito, el medio por el que se desplazan los iones entre los electrodos durante la carga y la descarga. Parece un componente secundario, pero su comportamiento resulta decisivo para que la batería funcione de forma estable.
La materia prima puede proceder de residuos del sector marisquero, lo que permitiría aprovechar un recurso que ya existe. «Puedes encontrarlo en tu mesa», explicó Liangbing Hu al presentar la investigación, en referencia al origen del material.
El problema de las pequeñas puntas
Las baterías recargables de zinc tienen una dificultad conocida. Durante su funcionamiento, el metal puede acumularse de manera irregular y formar dendritas, unas estructuras puntiagudas capaces de provocar cortocircuitos.
El electrolito de quitosano y zinc favoreció depósitos más uniformes, con pequeñas placas hexagonales dispuestas en paralelo. Además, sus propiedades ayudaron a limitar reacciones no deseadas que perjudican al electrodo.
¿Qué significa esto en la práctica? Que controlar cómo se deposita el metal permite reducir una de las causas de deterioro de estas baterías. Ahí está buena parte del interés científico del gel.
Qué significa el 99,7 %
El estudio comunicó una eficiencia culómbica del 99,7 % y más de 1000 ciclos en las pruebas del ánodo, realizadas a elevada intensidad de corriente. Esa eficiencia relaciona la carga eléctrica recuperada con la utilizada al depositar el zinc.
Es un resultado favorable porque indica que una proporción pequeña de la carga se pierde en procesos irreversibles. Pero no equivale a una eficiencia energética global del 99,7 %, ni significa que una batería conserve ese porcentaje de capacidad después de mil recargas.
El artículo también recoge ensayos de baterías completas con más de 400 ciclos en otras condiciones. Separar ambos resultados ayuda a entender qué se ha probado realmente, sin convertir un dato del electrodo en una promesa de duración para todo el dispositivo.
Qué desaparece en cinco meses
En las condiciones del ensayo, los microorganismos descompusieron el electrolito de quitosano en unos cinco meses. El comunicado de Cell Press señalaba que aproximadamente dos tercios de la batería podían degradarse mediante procesos biológicos.
El zinc quedaba como componente recuperable y reciclable. Por tanto, hablar de una batería completamente biodegradable iría más allá de lo demostrado, y el plazo observado tampoco debe trasladarse automáticamente a cualquier ambiente.
La propuesta combina dos caminos para gestionar los materiales al final de su vida útil, la biodegradación y el reciclaje. Para valorar su beneficio ambiental completo también habría que considerar cómo se obtiene el quitosano y qué recursos consume la fabricación.
Guardar la energía renovable
Una de las aplicaciones planteadas es almacenar electricidad procedente de instalaciones solares y eólicas. La idea consiste en guardar parte de la producción para utilizarla cuando haga falta, aunque ya se haya puesto el sol.
El zinc ofrece interés por su abundancia en la corteza terrestre, superior a la del litio, según destacó Hu. Sin embargo, esa ventaja no basta para calcular cuánto costaría una instalación ni cuánto podría ahorrar un hogar en la factura de la luz.
El camino hacia el mercado
La investigación ha tenido continuidad más allá del artículo inicial. El Instituto de Innovación Energética de Maryland registra ayudas en 2023 y una segunda fase en 2024 para desarrollar y comercializar baterías derivadas de caparazones, con Xin Zhang como investigador principal y WH-Power como empresa colaboradora.
El plan de 2023 proponía sustituir el material del cátodo original por dióxido de manganeso para reducir costes y facilitar la fabricación a mayor escala. Ese cambio también obliga a distinguir el prototipo científico de las versiones que se pretenden comercializar.
Estos documentos acreditan trabajo de desarrollo, pero por sí solos no demuestran un despliegue comercial generalizado. El estudio original se publicó en Matter, y la continuidad del proyecto está recogida en el registro oficial de ayudas de la Universidad de Maryland.
Foto: Andrey Stakhovskiy / Unsplash
