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Ciencia

Crean un supercondensador completamente reciclable que puede desmontarse y reutilizarse sin perder rendimiento

Investigadores de la Universidad de California en San Diego desarrollaron un sistema de almacenamiento energético basado en zinc y un electrolito acuoso no inflamable. Sus componentes pueden separarse y reutilizarse para fabricar nuevos dispositivos, una alternativa pensada para reducir los residuos electrónicos.
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Teléfonos, relojes inteligentes, sensores y pequeños drones dependen cada vez más de sistemas compactos capaces de almacenar energía. El problema aparece cuando esos dispositivos llegan al final de su vida útil: muchos terminan convertidos en residuos electrónicos difíciles de reciclar, porque sus baterías y componentes están diseñados para permanecer unidos de forma prácticamente permanente.

Investigadores de la Universidad de California en San Diego desarrollaron ahora una alternativa que intenta cambiar esa lógica desde el propio diseño. Se trata de un supercondensador estructural de iones de zinc cuyos componentes pueden desmontarse, recuperarse y utilizarse nuevamente para construir otros dispositivos de almacenamiento energético.

El equipo, integrado entre otros por Nandu Koripally y Tse Nga Ng, demostró incluso que el sistema podía proporcionar energía suficiente para hacer funcionar la hélice de una pequeña aeronave.

Un supercondensador diseñado para poder desarmarse

Los supercondensadores almacenan energía de una manera diferente a las baterías convencionales. Aunque generalmente acumulan menos energía, pueden cargarse y descargarse rápidamente y soportar una gran cantidad de ciclos, características que los hacen interesantes para dispositivos donde se necesitan ráfagas de potencia frecuentes.

El nuevo diseño añade otra característica: la reciclabilidad está incorporada desde el principio.

Uno de los grandes obstáculos del reciclaje electrónico es que los diferentes materiales suelen estar pegados, encapsulados o unidos de tal manera que separarlos resulta costoso o directamente inviable. Los investigadores utilizaron materiales y adhesivos que permiten desmontar el supercondensador de forma relativamente sencilla una vez que deja de utilizarse.

De esta manera, en lugar de triturar todo el dispositivo para intentar recuperar una pequeña fracción de sus materiales, sus distintas partes pueden separarse y volver a incorporarse a nuevos sistemas.

Zinc y agua en lugar de electrolitos inflamables

Otra diferencia importante está en la química empleada. El dispositivo utiliza iones de zinc y un electrolito acuoso no inflamable, evitando algunos de los riesgos asociados con los electrolitos orgánicos empleados habitualmente en sistemas de almacenamiento basados en iones de litio.

El equipo también recurrió a adhesivos solubles y materiales conductores reutilizables, con el objetivo de facilitar todavía más la separación de los componentes.

Esto no significa que el nuevo supercondensador vaya a sustituir directamente a las baterías de iones de litio en teléfonos o vehículos eléctricos. Ambos sistemas poseen características diferentes, especialmente en densidad energética. El objetivo del trabajo es demostrar que es posible fabricar almacenamiento compacto de energía teniendo en cuenta desde el comienzo qué ocurrirá con el dispositivo cuando termine su vida útil.

Lo desmontaron y construyeron otros dos con las mismas piezas

Para comprobar hasta qué punto podían reutilizarse los materiales, los investigadores llevaron el concepto más allá de una simple prueba de reciclaje.

Después de utilizar el supercondensador para alimentar la hélice de una pequeña aeronave, desmontaron el dispositivo y recuperaron sus componentes. Posteriormente emplearon esos mismos materiales para fabricar un segundo supercondensador y, después, volvieron a repetir el procedimiento para construir un tercero.

Según el trabajo, los dispositivos reconstruidos mantuvieron un rendimiento comparable al del original, demostrando que sus partes podían atravesar varios ciclos de fabricación y reutilización.

Diseñar la electrónica pensando también en su final

El trabajo, publicado en ACS Energy Letters bajo el título “Recyclable Zinc Ion Structural Supercapacitor Enabled by Porous Vitrimer”, apunta hacia una cuestión cada vez más importante para la industria tecnológica: no basta con fabricar dispositivos más eficientes si después resulta prácticamente imposible recuperar sus materiales.

La propuesta demuestra que rendimiento y reciclabilidad no tienen por qué ser objetivos opuestos. Diseñar componentes para desmontarlos fácilmente podría reducir la cantidad de residuos electrónicos y disminuir la necesidad de extraer constantemente nuevas materias primas.

En otras palabras, el avance no consiste solamente en crear otro dispositivo capaz de almacenar energía. La diferencia está en que, cuando deja de servir, no necesariamente tiene que convertirse en basura: puede convertirse directamente en el siguiente supercondensador.

Fuente: Investigación y Desarrollo.

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