Hace unos 8 años, una importante productora de papel de Finlandia se dio cuenta de que el mundo estaba cambiando.

El auge de los medios digitales, la disminución en la impresión en las oficinas y que cada vez menos personas envían cosas por correo tradicional, entre otros factores, significaron que el papel se había embarcado en un declive constante.

La empresa Stora Enso, en Finlandia, se describe a sí misma como “una de las mayores propietarias de bosques privados del mundo”.

Como tal, tiene una gran cantidad de árboles que utiliza para fabricar productos de madera, papel y embalaje, por ejemplo.

Ahora también quiere producir baterías para vehículos eléctricos que se carguen en tan solo 8 minutos.

La compañía contrató ingenieros para estudiar la posibilidad de utilizar lignina, un polímero que se encuentra en los árboles.

Alrededor del 30% de un árbol es lignina, dependiendo de la especie; el resto es en gran parte celulosa.

“La lignina es el pegamento en los árboles que une las fibras de celulosa y también hace que los árboles sean muy rígidos”, explica Lauri Lehtonen, director de solución de baterías a base de lignina de Stora Enso, Lignode.

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La lignina contiene carbono. Y el carbono es un gran material para un componente vital en las baterías llamado ánodo.

Es casi seguro que la batería de iones de litio de tu teléfono tiene un ánodo de grafito. El grafito es una forma de carbono con una estructura en capas.

Los ingenieros de Stora Enso pensaron que podían extraer la lignina del desecho de la pasta que ya se producía en algunas de sus instalaciones y procesarla para hacer un material de carbono para los ánodos de las baterías.

La firma se asoció con la empresa sueca Northvolt y planea fabricar baterías a partir de 2025.

Más demanda de baterías

Con más y más personas comprando autos eléctricos y almacenando energía en el hogar, se espera que la demanda global por las baterías crezca considerablemente en los próximos años.

Como lo ve Lehtonen: “La demanda es alucinante”.

En 2015, se requerían unos cientos de gigavatios hora (GWh) adicionales cada año en las existencias de baterías del mundo, pero esto se disparará a miles de GWh adicionales requeridos anualmente para 2030 a medida que el mundo se aleja de los combustibles fósiles, según la consultora McKinsey.

El problema es que las baterías de iones de litio actuales dependen en gran medida de procesos industriales y mineros que dañan el medio ambiente.

Además, algunos de los materiales de estas baterías son tóxicos y difíciles de reciclar. Muchos también provienen de países con una pobre política de defensa de los derechos humanos.

La fabricación de grafito sintético, por ejemplo, implica calentar el carbono a temperaturas de hasta 3000 °C durante semanas seguidas.

La energía para esto a menudo proviene de centrales eléctricas de carbón en China, según la consultora Wood Mackenzie.

Los árboles serían la clave

La búsqueda de materiales para batería sostenibles que estén ampliamente disponibles está en marcha. Algunos dicen que podemos encontrarlos en los árboles.

En general, todas las baterías necesitan un cátodo y un ánodo, que son los electrodos positivo y negativo, respectivamente, entre los cuales fluyen partículas cargadas llamadas iones.

Cuando se carga una batería, los iones de litio o sodio, por ejemplo, se transfieren del cátodo al ánodo, donde se almacenan como autos en un estacionamiento de varios pisos, explica Jill Pestana, científica e ingeniera de baterías con sede en California, que actualmente trabaja como consultora independiente.

“La propiedad principal que se busca en esta estructura de almacenamiento de un material es que puede absorber fácilmente el litio o el sodio y dejar que se vaya, y no se desmorone”, explica.

Cuando la batería se descarga para alimentar algo como un auto eléctrico, los iones regresan al cátodo después de liberar electrones. Entonces los electrones se mueven a través del cable en un circuito eléctrico, transfiriendo energía al vehículo.

Según Pestana, el grafito es un material “espectacular” porque funciona tan bien como un ánodo fiable que permite que se produzcan tales reacciones.

Las alternativas que incluyen estructuras de carbono derivadas de la lignina tienen el desafío de demostrar que están a la altura del trabajo.

Sin embargo, hay varias empresas que exploran el potencial de la lignina en el desarrollo de baterías, como Bright Day Graphene en Suecia, que produce grafeno, otra forma de carbono, a partir de la lignina.

Lehtonen resalta las virtudes del material de ánodo de carbono de su empresa, que Stora Enso ha denominado Lignode.

Él no revela exactamente cómo la compañía convierte la lignina en una estructura de carbono duro, o qué es exactamente esa estructura.

Pero dice que el proceso implica calentar la lignina, aunque a temperaturas que no son tan altas como las requeridas para la producción de grafito sintético.

Una característica importante de la estructura de carbono resultante es que es “amorfa” o irregular, dice Lehtonen: “En realidad permite mucha más movilidad de los iones hacia adentro y hacia afuera”.

Stora Enso afirma que esto les ayudará a fabricar una batería de iones de litio o de iones de sodio que se pueda cargar en tan solo 8 minutos. La carga rápida es un objetivo clave para los desarrolladores de baterías de vehículos eléctricos.

“La lignina es genial”

Una investigación separada sobre los ánodos de carbono derivados de la lignina, realizada por Magda Titirici y sus colegas del Imperial College London en Reino Unido sugiere que es posible hacer estructuras conductoras que contengan elementos de carbono irregulares con muchos defectos ricos en oxígeno.

Estos defectos parecen aumentar la reactividad del ánodo con los iones transferidos desde el cátodo en las baterías de iones de sodio, dice Titirici, lo que a su vez acorta los tiempos de carga.

“Esta estructura conductora es fantástica para las baterías”, afirma.

Wyatt Tenhaeff, de la Universidad de Rochester en el estado de Nueva York, también ha fabricado ánodos derivados de la lignina en el laboratorio.

La lignina es “realmente genial”, resalta, porque es un subproducto que podría tener muchos potenciales usos.

Durante los experimentos, él y sus colegas descubrieron que podían usar la lignina para hacer un ánodo con una estructura autoportante, que no requería pegamento ni un colector de corriente a base de cobre, un componente común en las baterías de iones de litio.

A pesar de que esto podría reducir el costo de los ánodos de carbono derivados de la lignina, el experto se muestra escéptico de que puedan competir comercialmente con los ánodos de grafito.

“Simplemente no creo que vaya a ser un cambio lo suficientemente grande en términos de costo o rendimiento para reemplazar el ya conocido grafito”, opina.

Cuidado del ambiente

También está el tema de la sostenibilidad.

Chelsea Baldino, investigadora del Consejo Internacional de Transporte Limpio, dice que mientras la lignina utilizada para la producción de ánodos se extraiga como un subproducto del proceso de fabricación de papel, no se talarán árboles adicionales para fabricar baterías.

Un portavoz de Stora Enso confirma que, en la actualidad, toda la lignina que utiliza la empresa es “una corriente secundaria del proceso de fabricación de pasta” y utilizarla no aumenta el número de árboles talados ni el volumen de madera utilizada en la fabricación de pasta.

Sin embargo, cualquiera que busque fabricar ánodos a partir de lignina debe asegurarse cómo se obtiene esa lignina para que también sea sostenible, añade Pestana.

“Si la industria de la pasta no es sostenible, entonces el material en sí mismo no es un material derivado de forma sostenible”, explica.

Según el informe anual de 2021 de Stora Enso, la empresa “conoce el origen de toda la madera que utiliza y el 100% procede de fuentes sostenibles”.

Alternativas

Hay al menos otra forma en que la lignina podría usarse en baterías, además de los ánodos.

En abril, un equipo de investigación en Italia publicó un artículo sobre sus esfuerzos para desarrollar un electrolito a base de lignina.

Este es el componente que se encuentra entre el cátodo y el ánodo: ayuda a que los iones fluyan entre los electrodos, pero también obliga a los electrones a tomar el camino deseado a través del circuito eléctrico al que está conectada la batería.

En otras palabras, evita que los electrones simplemente reboten entre los electrodos, lo que provocaría la muerte de tu teléfono inteligente.

Se puede obtener polímeros para electrolitos del petróleo, dice Gianmarco Griffini de la Universidad Politécnica de Milán.

Pero agrega que sería beneficioso encontrar fuentes alternativas y sostenibles en su lugar.

El especialista explica que la idea de usar lignina surgió después de que él y sus colegas experimentaron con el uso del material en paneles solares, con resultados ligeramente decepcionantes.

“Las eficiencias que obtienes en las células solares son relativamente limitadas porque la lignina es marrón, por lo que en realidad absorbe algo de luz”, explica. En baterías, eso no importa.

Para la producción de ánodos, la lignina se trata con calor para descomponerla en sus carbonos constituyentes.

Pero Griffini, un “chico de polímeros”, como se describe a sí mismo, dice que prefiere usarla en su forma de polímero.

Con esto en mente, su equipo desarrolló un electrolito de polímero en gel que ayuda al movimiento de iones en una batería de potasio experimental. “Salió bastante bien”, afirma.

La viabilidad comercial de todas estas ideas está aún por demostrar.

Sin embargo, Titirici añade que, en teoría, se podría fabricar una batería que utilice polímeros de lignina en el electrolito, así como carbonos derivados de la lignina en el ánodo.

Tal vez, incluso, podrías usarlo para alimentar los recientes componentes electrónicos hechos a base de celulosa de última generación, una tecnología perfecta para tu casa del árbol, ¿verdad? ¿O sería ir demasiado lejos?

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La vida de Dylan de 2 años peligra desde el recién pasado 23 de octubre cuando fue internado en terapia intensiva en un hospital de Sonora, México.

El personal médico que lo atendió descubrió que el menor se tragó una batería, la cual explotó en su estómago.

Ahora, Nayeli Guadalupe Coronado pide apoyo para salvar la vida de su hijo Dylan, quien se encuentra internado por una grave quemadura en el esófago e infección en el pulmón, tras ingerir la pila.

La familia del paciente ha utilizado las redes sociales para solicitar ayuda a la comunidad de Sonora, informó El Comercio.

El menor se encuentra en terapia intensiva del Hospital Infantil del Estado de Sonora (HIES), donde médicos verificaron que la pila reventó en el interior de su organismo y complicó su salud.

Para ver más: Video: La trágica muerte de un bebé de 6 meses cuando viajaba con sus padres en vehículo en la ruta al Atlántico

La madre recordó que primero lo llevó al Hospital de Cananea porque el niño presentaba dificultad para respirar y ahí le indicaron que había ingerido una pila.

Luego, fue trasladado al HIES, donde a través de diferentes aparatos oxigenan su sangre para operarlo.

Una pregunta bastante común sobre el uso de las laptops es cómo prolongar la vida útil de la batería (o al menos, cómo evitar acortarla más de lo normal).

Si bien todas las baterías se deterioran con el paso del tiempo, muchos usuarios se cuestionan si el uso que les damos puede influir —aunque sea ligeramente— en su capacidad de retener energía y de alimentar nuestros aparatos por más tiempo.

Si es así, ¿entonces cómo debemos usar las baterías?

Es decir, ¿debemos mantenerlas cargadas al 100% todo el tiempo o debemos conectarlas y desconectarlas de acuerdo a su nivel de energía?

Varios expertos con los que habló BBC Mundo recomendaron cuál es la mejor manera de gastar las baterías, que en su mayoría están hechas de litio (ya sea de iones de litio o de polímeros de litio).

Vida de las baterías

“La tecnología de baterías mejora cada vez más con cada generación. Hace 10 años, la eficiencia de las baterías de las laptops comenzaba a degradarse después de un par de cientos de ciclos de carga”, dice Ashley Rolfe, jefe de Tecnología de Lenovo en Irlanda y Reino Unido, a BBC Mundo.

Ahora las baterías de laptops suelen tener un tiempo de vida de entre tres a cinco años, en los que pueden completar entre 500 y 1.000 ciclos de carga.

“Uno quiere que la batería le dé la mayor cantidad posible de energía por cada carga y que dure entre tres a cinco años”, dice a BBC Mundo Kent Griffith, investigador de tecnologías de la energía de la Universidad Northwestern, EE.UU.

¿Cómo lograr ese balance?

Dejar una laptop enchufada y al 100% todo el tiempo “es absolutamente seguro y perfectamente normal”, afirma Rolfe, de Lenovo, a BBC Mundo.

Las laptops de Lenovo y otras marcas “usan sensores y lógica de control para garantizar que la batería no se sobrecargue ni se sobrecaliente”, explica.

Sin embargo, “mantener una batería al 100% todo el tiempo reducirá ligeramente su vida útil“.

Su colega Phil Jakes, director de Tecnología Estratégica e ingeniero principal de Lenovo, coincide con él: “Con la química de mayor densidad de energía adoptada en los últimos años, hemos descubierto que las baterías se degradan mucho más rápido si se mantienen completamente cargadas, especialmente a temperaturas más altas”, dice a BBC Mundo.

La razón es que “la carga de 100% es la condición más pesada en la que tu batería puede estar porque es cuando el voltaje es más alto”, explica Kent Griffith, de la Universidad Northwestern.

La fabricante HP opina lo mismo, según dice a BBC Mundo: “HP no recomienda dejar los portátiles conectados a la corriente alterna en todo momento”.

“La mayoría de las baterías actuales tienen la tecnología para evitar una sobrecarga una vez que alcanzan el 100%”, pero esta tecnología no evita que el estado de carga alto “cree una tensión adicional en la batería que puede acelerar su degradación con el tiempo”, explica HP.

Así que “si mantienes la batería lejos del 100%, la batería puede durar más, sin duda”, dice Griffith.

La recomendación de estos expertos es limitar la cantidad de tiempo que la laptop permanece con carga completa o en vez de cargarla hasta 100%, cargarla solo hasta 80% cada vez que la enchufas.

“Técnicamente, las baterías son más ‘felices’ al 50% de carga, mientras que quedan bajo mayor tensión en 0% o al 100%, por lo que los técnicos dicen que es mejor mantenerlas entre 20 y 80%”, comenta Rolfe.

Si bien limitar la carga a 80% “proporciona el máximo beneficio, igual hay un beneficio significativo al reducir el punto máximo de carga al 90 o 95%”, dice Jakes.

• Por qué las laptops van camino a su desaparición

Microsoft también alerta en su web que en el caso de sus laptops Surface (no para otras marcas) “las baterías mantenidas con carga alta perderán capacidad más rápidamente”.

“Puedes ayudar a prevenir este deterioro acelerado si no dejas tu laptop (Surface) conectada a la corriente durante períodos prolongados. Si necesitas mantener la laptop enchufada continuamente, recomendamos usar el modo de límite de carga de la batería”, dice Microsoft.

Varias marcas, como Microsoft, Lenovo y HP ofrecen la opción de limitar la cantidad máxima de carga de la laptop en sus configuraciones.

Por ejemplo, HP permite limitarla a 80% en el modo “Maximizar la salud de mi batería”.

En general, “si quieres que la batería dure más, podrías hacer que cada ciclo te dé un poco menos de energía (80% en vez de 100%), pero así la batería podría completar más ciclos de carga”, dice Griffith.

Es decir, se trata de hacer “un equilibrio entre cuánto tiempo de carga te da la batería cada vez que la cargas versus cuántos ciclos puede completar” a lo largo de toda su vida, continúa.

¿Cómo vas a usar la laptop?

Pero estas recomendaciones no necesariamente significan que debas apurarte a desconectar la laptop inmediatamente cada vez que llega a 100%.

“Todas las laptops tienen circuitos de control para proteger las baterías y evitar la sobrecarga. Pero puedes aumentar la vida útil de la batería dejándolas al 80%”, dice Rolfe, de Lenovo.

Pero al mismo tiempo, aclara que “las baterías duran tanto en estos días que probablemente para la mayoría de los usuarios no valga la pena preocuparse”.

Hoy en día “las baterías son tan buenas que generalmente duran más que la vida útil de la laptop”, asegura.

La recomendación final de Rolfe es pensar en cómo usarás la laptop. Es decir, evaluar si vas a tener acceso constante a un enchufe o si no vas a poder conectarte a la corriente por un buen tiempo. En este último caso, sería mejor llevártela con la carga completa.

“Si estás en tu escritorio la mayor parte del tiempo, pon un límite de carga”, dice. “Pero si estás en movimiento la mayor parte del tiempo, déjala al 100% y ¡no te preocupes por eso!”.

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— Salvaguz (@salvaguz) October 2, 2018