Proyectan electrodos más sostenibles a partir de las cáscaras de las gambas

Usar la quitina de las cáscaras de las gambas para producir baterías de flujo de vanadio. No se trata de ficción. Es un proyecto que adelantan los investigadores españoles Antoni Forner-Cuenca, Diego López Barreiro y Francisco Martín-Martínez en el MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts), en Estados Unidos.

La quitina, que además de carbono contiene nitrógeno, servirá para producir electrodos de baterías de flujo de vanadio, que a diferencia de las de litio que se usan en automoción, proporcionan alta capacidad de almacenamiento a bajo coste. Este hecho las hace idóneas para almacenar energía procedente de fuentes renovables y cuya producción pueda ser intermitente como la solar y la eólica.

Para que el flujo de electrones pase de un lado al otro de la batería se utilizan principalmente los electrodos el carbono, pero de acuerdo al especialista, la intención es que estos se hagan a partir de la quitina, “un polisacárido, no muy distinto de la celulosa, que se encuentra, por ejemplo, en el exoesqueleto de los crustáceos e insectos”.

Biomass-derived electrodes for vanadium redox flow batteries. From Chitin to Electrodes! By @DiegoDoLouro, @AntoniForner from @TUeindhoven, our colleague @franmartinm from @SwanseaUni and others @MIT and @TuftsUniversity #chitin #biomass #batteries https://t.co/xtaAfnoIvG

— Chemistry SwanseaUni (@SwanseaChem) June 17, 2020

“La peculiaridad de la quitina es que, además de carbono, tiene también nitrógeno, que se incorpora a la estructura del electrodo durante el proceso de transformación y mejora su rendimiento”, dijo el experto en el desarrollo de materiales bioinspirados.

Electrodos más sostenibles

Y precisamente la presencia de nitrógeno en la estructura química del electrodo facilita la transferencia de los electrones que proceden de los iones de vanadio. No hay duda de que los electrodos de carbono pueden ofrecer un rendimiento mejor, pero lo fundamental en la iniciativa es producirlos a partir de estos desechos de las gambas.

 “Su beneficio no está solo en el buen rendimiento, sino en el bajo coste del material de partida y en la producción de unos electrodos más sostenibles, dada la reutilización de un residuo”.

En el resumen publicado en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering se señala que las relaciones de materia prima-procesamiento-propiedad que se estudian en este trabajo representan un enfoque sistemático para avanzar en materiales funcionales basados ​​en biomasa para su uso en aplicaciones de energía.

En la actualidad los electrodos se hacen principalmente de poliacrilonitrilo carbonizado, un polímero de síntesis, por lo que su producción a partir de un desecho como la quitina, de acuerdo al joven científico, supone una alternativa más sostenible.

Tres españoles, MIT y el mundo

Explicó a la agencia SINC Martín-Martínez que “estos electrodos producidos a partir de cáscaras de gambas se podrían aplicar también en supercondensadores, unos dispositivos electroquímicos que proporcionan una muy alta densidad de energía, e incluso en procesos de desalinización, aunque nos hemos centrado en las baterías de flujo redox de vanadio”.

Very proud of the ideas discussions, leadership, and hard work by Charles Wan, @DiegoDoLouro and @AntoniForner, as well as of the valuable contributions from many other colleagues Great example of collaborative research, with many scientific and managerial lessons learned. https://t.co/wx6B01CS8R

— Francisco Martin-Martinez (@franmartinm) June 17, 2020

El proyecto, que surgió cuando los tres españoles estaban en el MIT, ha impulsado a los científicos hacia nuevas áreas de desarrollo. Martín-Martínez, que continúa siendo investigador afiliado en el MIT, dirige ahora su propio laboratorio dedicado al diseño computacional de nanomateriales inspirados por la naturaleza, en la Universidad de Swansea (Reino Unido).

Forner-Cuenca, que trabajaba en baterías de flujo redox de vanadio, lidera ahora su propio grupo de investigación en materiales porosos para electroquímica en la Universidad Tecnológica de Eindhoven (Holanda). Mientras, López Barreiro, que estaba con Martín-Martínez desarrollando en el MIT materiales a partir de desechos de biomasa, disfruta de una beca Marie Curie en el Centro Biotecnológico de DSM (Holanda) donde investiga el uso de proteínas estructurales en materiales para biomedicina.

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