En los últimos años, la generación de residuos electrónicos se ha disparado. En concreto, según afirma Naciones Unidas, en 2019 se produjeron 53,6 millones de toneladas de este tipo de desechos, un 21% más que en 2015, de los cuales solo el 17% se procesó de forma adecuada. Este tipo de residuos es especialmente peligroso en el caso de las baterías convencionales, ya que contienen compuestos químicos que resultan nocivos para el medio ambiente si no se reciclan correctamente.

En Europa, el continente con infraestructuras y normativas de reciclaje más estrictas, solo un porcentaje minoritario de las baterías vendidas se recupera para su correcto reciclaje, mientras que la mayoría termina en vertederos, una situación aún más acuciante en países del mundo con menores recursos y con nula cultura de reciclaje.

Juan Pablo Esquivel, Ikerbasque Research Associate en el BCMaterials, participó el pasado jueves 15 de septiembre en el evento Naukas Pro en el Palacio Euskalduna de Bilbao con el fin de aportar una solución ecológica y alternativa a las baterías convencionales. Durante su ponencia, habló sobre su línea de investigación en el centro vasco de Materiales, Aplicaciones y Nanoestructuras, con la que busca ofrecer una respuesta a las necesidades de energía de los dispositivos electrónicos portátiles sin agravar la problemática relacionada con el denominado e-Waste, es decir, desechos electrónicos -teléfonos móviles, ordenadores, TVs, etc.

En su charla, el investigador partió de la necesidad de sustituir el actual modelo de “talla única” de estos dispositivos por un nuevo sistema de “baterías a medida” diseñadas de forma sostenible para seguir el ciclo de vida de los aparatos que alimentan. “Proponemos desarrollar baterías fijándonos en la aplicación que van a tener, en las necesidades energéticas del producto que van a alimentar, y a partir de ahí, tomar las decisiones de diseño en cada etapa de su ciclo de vida con la idea de minimizar su impacto medioambiental”, explicó Esquivel.

Para conseguir este objetivo el investigador apuntó la posibilidad de contemplar escenarios de fin de vida no convencionales, como procesos de reciclaje conjuntos con el papel y el cartón, y la confección de dispositivos biodegradables o compostables, a través de la utilización de materiales aptos para este fin y de procesos de fabricación eficientes.

Ecodiseño de baterías

Esta metodología, que según el investigador tiene una visión holística basada en el ecodiseño, se complementa con otra inspirada en la teoría de “DoughnutEconomics” para desarrollar baterías a través de procesos de sostenibilidad ambiental, social y económica.

De hecho, el proyecto en el que participa Juan Pablo Esquivel tiene como objetivo ofrecer una alternativa a la generación de residuos electrónicos, en línea con dos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de Naciones Unidas: el relacionado con la Energía Asequible y no Contaminante (7), ya que las baterías biodegradables son fuente de energía limpia para solucionar necesidades en comunidades aisladas sin acceso a la red eléctrica ni a sistemas de reciclaje de baterías convencionales, y el de la Producción y Consumo Responsables (12), porque contribuyen a reducir la generación de desechos mediante su revalorización y el uso eficiente de los recursos naturales.

Esquivel también manifestó que uno de los objetivos de su investigación es “alcanzar un modelo de producción y consumo local descentralizados, a través de tecnologías de bajo coste y eficiencia energética propias de la Industria 4.0, y basados en el aprovechamiento de recursos de bioeconomía”.

En palabras del investigador, este proyecto contribuye a resolver dos problemas globales con una estrategia totalmente alineada con los principios de la Economía Circular. Por un lado, transforma y mitiga el impacto ambiental de los residuos que genera y, por otro, favorece “el desarrollo de dispositivos generadores de energía eléctrica sostenibles que pueden ser usados en las mismas regiones donde se producen para hacer frente a sus demandas energéticas básicas”.

De esta manera, “este desarrollo tecnológico propone un cambio radical en el paradigma actual de las baterías portátiles, ya que aporta una fuente de energía limpia, segura y eficiente en comunidades de escasos recursos y al mismo tiempo fomenta el uso de procesos sustentables que mejoran la calidad de vida de sus habitantes”, apuntó Esquivel.

A lo largo de los últimos años Esquivel ha participado en diversas iniciativas orientadas a conseguir fuentes de energía portátiles sostenibles y alternativas, tanto en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona como en el BCMaterials. Entre ellas se encuentra Paper-based Fuel Cell, la primera pila de combustible de papel en un formato de ensayo de flujo lateral, en la que los reactivos se mueven por capilaridad dentro del papel sin necesidad de bombas externas. Otra de las iniciativas desarrolladas por el investigador es powerPAD, unas baterías sostenibles que se elaboran con materiales plenamente renovables; que requieren poca energía en su fabricación y no generan residuos tóxicos, y que tienen la capacidad de biodegradarse al final de su ciclo de vida.

FlowER es otra batería biodegradable diseñada para aplicaciones de agricultura de precisión. Su funcionamiento imita a una planta, transportando reactivos por capilaridad y evaporación para generar energía y biodegradarse o compostarse al final de su vida útil.

Estas investigaciones han culminado con la creación de Fuelium, una empresa que comercializa una tecnología de baterías de papel concebida para alimentar dispositivos de diagnóstico desechables.

Por último, Esquivel cerró su ponencia hablando sobre nuevas fuentes de energía aplicadas a la agricultura. Entre otros proyectos, el investigador narró su experiencia en Bideko, iniciativa orientada al desarrollo de baterías biodegradables y compostables para aplicaciones de agricultura de precisión y sistemas energéticos descentralizados, así como el proyecto iLink financiado por el CSIC y el Tecnológico de Monterrey, iniciativa que aprovecha los residuos de la cosecha de café ecológico cultivado en comunidades rurales en Chiapas, México, para convertirlos en biopolímeros y especies redox, materiales que sirven para construir baterías biodegradables.

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Para saber más:

Basura electrónica y economía circular
Actúa localmente: electrónica de papel

Crónica de Roberto de la Calle / GUK