Institución: CFATA-UNAM
La creciente demanda de dispositivos electrónicos portátiles e inteligentes ha motivado el desarrollo de fuentes de energía flexibles que sean capaces de almacenar grandes cantidades de energía y puedan liberarla durante al menos 24 horas. Entre los diversos tipos de fuentes de energía que existen actualmente en el mercado, las baterías flexibles han recibido gran atención debido a su estructura simple, tiempos cortos de carga y además pueden soportar al menos 1000 ciclos de carga-descarga, lo cual es 4 veces más alto en comparación de lo que soportan las baterías AA recargables comerciales (250 ciclos).
Por otro lado, la última tendencia que disminuye la contaminación en el medio ambiente es el uso de materiales reciclados para la fabricación de baterías flexibles. De esta manera, el costo de fabricación de las baterías flexibles se reduce considerablemente, haciendo posible su producción en masa para aplicaciones en casas, edificios y dispositivos portátiles (sensores de temperatura, celulares, displays etc.). Hasta ahora lo que se ha logrado en CFATA-UNAM es reciclar plásticos de bolsitas de un solo uso (sobres de cátsup, mayonesa, picantes etc.) y luego se han usado estos plásticos para construir las baterías flexibles.
Es importante reciclar estos plásticos porque según las estadísticas de 2024, se tiraron a la basura miles de millones de bolsitas de plástico, cantidad suficiente para cubrir toda la superficie de la Tierra (https://www.nationalgeographicla.com/medio-ambiente/2024/04/por-que-la-contaminacion-por-plasticos-se-convirtio-en-una-crisis-mundial). De hecho, las bolsitas de plástico de un solo uso son pequeñas y están hechas de múltiples capas de materiales plásticos, adhesivos y tintes, lo que las hace difíciles de reciclar para cualquier aplicación.
Cuando esos plásticos se depositan en vertederos municipales, contaminan el agua y el suelo con microplásticos, los cuales se forman tras la exposición prolongada a la luz solar. Por lo tanto, es necesario encontrar maneras de reciclar y reusar estos plásticos de un solo uso. Por otro lado, la recuperación y reutilización de materiales procedentes de baterías de iones de litio gastadas (cuyo tiempo de vida ya acabo) debería ser una prioridad para reducir el creciente problema de los residuos electrónicos. De hecho, el reciclaje de baterías de litio gastadas/expiradas debería ser de gran importancia debido a la presencia de componentes orgánicos/inorgánicos volátiles, tóxicos e inflamables en ellos, los cuales causan daño en la salud humana y los ecosistemas.
En realidad, las baterías de litio gastadas son una fuente primaria de desechos electrónicos (su vida útil es de aproximadamente 2 a 5 años y menos del 6 % se recicla en todo el mundo). Entonces, las componentes de las baterías de litio deberían reciclarse para aprovechar componentes como litio, aluminio, manganeso, cobalto, níquel, grafito, etc. para la fabricación de baterías flexibles.
Como un esfuerzo por reducir la contaminación causada por plásticos y por residuos de baterías de litio gastados/expirados, así como para producir una fuente de energía que sea sostenible, en el grupo de ELECTRONICA FLEXIBLE de CFATA-UNAM (https://jrouuady.wixsite.com/lfe-cfata-unam) hemos fabricado baterías flexibles hechas a partir de plásticos reciclados que tienen una capacidad de 600-1500 mAh y por tanto, pueden competir contra las baterías comerciales AA o AAA, las cuales son altamente contaminantes debido a que contienen componentes ácidas y metales pesados. Estas baterías flexibles equivalentes a baterías AA o AAA contienen electrolitos basados en Litio o Cobalto, los cuales de hecho se han fabricado a partir de los electrodos de baterías de litio expiradas (recuperadas de celulares).
Para que el estado de Querétaro pueda producir energía de manera sustentable, es necesario que las industrias y la sociedad en general apliquen el concepto de economía circular, de esta manera, se pueden obtener materias primas de “desperdicios” que se pueden reutilizar para producir energía (como es el caso de las baterías flexibles hechas a partir de plásticos reciclados). Entonces, es necesario un esfuerzo en conjunto de las autoridades estatales y de la sociedad para separar plásticos, metales, envases etc. lo mas eficiente posible y estos materiales se podrían introducir en una línea de producción de baterías para que se fabriquen a partir de estos materiales reciclados. Países como Alemania, Austria y Corea del Sur reciclan mas del 50% de sus residuos, pero usan estos residuos para generar papel o plásticos de segunda calidad. Por tanto, existe una brecha de oportunidad donde podríamos utilizar materiales reciclados como materia prima para generar energía, lo cual nadie hace hasta ahora.
Actualmente, el laboratorio de electrónica flexible del CFATA-UNAM ha sido pionero en México en el desarrollo de fuentes de energía a partir de materiales reciclados. En la primera etapa de desarrollo de estas fuentes de energía se maduro la tecnología de baterías (hechas a partir de plásticos reciclados) que sustituyen a las baterías doble AA o AAA comerciales. De hecho, esta investigación fue premiada con el 4to lugar en el concurso estatal de ciencia y tecnología de Querétaro en 2024. Ahora el grupo se encuentra trabajando en la optimización de nuevas baterías flexibles (hechas a partir de plásticos y grafitos reciclados) para que puedan proveer capacidades de 3000 a 4000 mAh y puedan competir contra las baterías de litio de celulares o de tabletas. En un futuro, se pretende escalar el tamaño de estas baterías flexibles para que puedan usarse ahora como baterías de vehículos eléctricos o de combustión.
Si se alcanza este último objetivo, ya contaríamos con todos los tipos de baterías, los cuales pueden ser utilizados para alimentar los objetos más populares (juguetes, controles de TV, tabletas, celulares y vehículos). Para que se logre esto, se necesita que todo fluya en una cadena: Primero la sociedad consume los plásticos, estos se reciclan y luego se vuelven a usar para construir dispositivos que nos provean energía eléctrica para objetos cotidianos.
