Sostenibilidad
De los residuos a la energía: cómo la biomasa de pino podría transformar el almacenamiento de energía
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Batería de pino
As renewables are becoming a larger part of the power grid, as well as many systems becoming electrified, like heating and transportation, more batteries are needed to balance out the intermittent power generation of solar and wind.
A medida que las energías renovables se convierten en una parte mayor de la red eléctrica, y muchos sistemas se electrifican, como la calefacción y el transporte, se necesitan más baterías para equilibrar la generación intermitente de energía solar y eólica.
Esto pone en duda la verdadera sostenibilidad de una red eléctrica totalmente verde, ya que las baterías tienden a consumir muchos recursos naturales.
Por lo tanto, es importante desarrollar diseños de baterías más ecológicos, idealmente utilizando recursos abundantes o sin usar. Usar menos recursos escasos también debería ayudar a reducir los costos.
Esto puede, por ejemplo, incluir reemplazar el litio con sodio mucho más abundante, ya sea en baterías de iones de sodio o baterías de sodio de estado sólido.
Otra opción que se está desarrollando ahora: reciclar residuos de la industria de la madera. Investigadores de la Universidad del País Vasco en España están utilizando biomasa de pino para crear un nuevo tipo de batería. Publicaron su resultado en el Journal Of Power Source1, bajo el título “Un capacitor de iones de litio derivado de residuos forestales: Almacenamiento de energía sostenible y de alta potencia”.
Capacitores vs Baterías
Cuando se trata de almacenar energía eléctrica, existen dos tecnologías principales: supercondensadores y baterías.
Las baterías son más conocidas y almacenan energía en forma de carga electroquímica en iones, generalmente metales.
Los supercondensadores funcionan de manera diferente, almacenando los electrones en la superficie del material del condensador. Esto les permite movilizar la carga eléctrica muy rápidamente, haciéndolos capaces de entregar grandes cantidades de energía casi al instante.
Fuente: Quarktwin
Debido a que no hay reacción química ni movimiento de iones, los supercondensadores tienden a ser mucho más duraderos que las baterías.
Sin embargo, los supercondensadores generalmente tienen una capacidad total de carga inferior a la de las baterías, lo que limita su aplicación para el almacenamiento de energía. También presentan el problema de autodescarga relativamente rápida cuando no se usan, un inconveniente para cualquier aplicación de almacenamiento, como vehículos eléctricos y almacenamiento en la red.
“Los supercondensadores no son adecuados para proporcionar energía a un sistema durante un período prolongado; a diferencia de las baterías, se utilizan si se desea una gran cantidad de energía durante un corto período de tiempo”
Capacitores híbridos-baterías
Los investigadores desarrollaron un sistema híbrido que integra partes de los capacitores y partes de baterías de iones de litio, conocido como capacitor de iones de litio (LIC).
Contiene el electrodo de un capacitor, hecho de carbono, y el electrodo de una batería de iones de litio, hecho de litio.
Fuente: Battery Power Tips
Este es un concepto cada vez más popular, y algunos LIC ya se han comercializado y demostrado ser una opción asequible para aplicaciones estacionarias como aerogeneradores y aplicaciones de electromovilidad como tranvías y autobuses eléctricos.
“Esto ofrece las ventajas de ambos sistemas: se puede almacenar energía de alta potencia (como en las baterías), puede operar a niveles de alta potencia y es capaz de soportar muchos ciclos de carga‑descarga (como los supercondensadores).”
Hasta ahora, la fabricación de LIC requería “dopado”: añadir otros átomos a la parte del electrodo del capacitor. Esto mejora el rendimiento pero hace que la opción sea menos atractiva para aplicaciones industriales, ya que complica y encarece el proceso de fabricación.
Encontrar el electrodo de carbono adecuado
Un material que se usa a menudo en los LIC es el carbono en diversas formas.
El grafito, porque presenta una excelente electronegatividad, es una opción popular pero sufre de escasa disponibilidad.
Las alternativas de alta tecnología pueden ser grafeno, graphdiyne o nanotubos de carbono, con características eléctricas potencialmente mejores, pero son aún más difíciles de producir.
Fuente: Semantic Scholar
Opciones de menor tecnología son el carbono blando y duro, típicamente derivados de materiales ricos en carbono mediante pirólisis térmica. Desafortunadamente, la estructura altamente irregular de ambos mantiene su conductividad por debajo del grafito.
Aquí es donde los investigadores idearon una solución que tanto mejora la calidad del carbono usado en su LIC como recicla los residuos de la industria maderera.
¿Qué pasaría si usaran una fuente de carbono que ya está altamente organizada a nivel molecular para producir su electrodo basado en carbono?
Carbón activado de madera de pino
La región vasca en España, donde se encuentran los investigadores, es relativamente rica en bosques y cuenta con una industria de procesamiento de madera activa. Esto significa que hay mucha biomasa de madera de pino disponible en forma de aserrín en los aserraderos circundantes.
Hasta ahora, este aserrín se ha descartado mayormente como residuo, con pocas aplicaciones debido al tamaño demasiado pequeño de las partículas.
El carbono activado se produce a partir de la activación química de un material rico en carbono a altas temperaturas, usando agentes activadores como KOH, H3PO4 o H2O. Cuando se carboniza, el producto tiende a conservar la morfología y microestructura del material de origen.
Los investigadores produjeron material de electrodo basado en carbono a partir del aserrín, usando un horno y químicos simples (y baratos) como hidróxido de potasio y cloruro de hidrógeno.
Los investigadores descubrieron que el proceso podía crear material de carbono con mejores características para materiales de batería que la producción clásica de carbono duro.
Fuente: Journal Of Power Sources
“El carbono es un término muy general, pero existen muchos tipos diferentes. No toda biomasa proporciona el carbono adecuado para esta aplicación, pero hemos demostrado que se pueden obtener resultados muy satisfactorios a partir de la biomasa del pino insignis.”
Ruiz de Larramendi
Construyendo mejores baterías
Con ese material de carbono, los investigadores procedieron a construir su LIC y probarlo.
Descubrieron que el sistema experimental tenía una densidad de energía de hasta 105 Wh/kg, reteniendo el 60 % de capacidad después de 10 000 ciclos.
Este es un rendimiento notable en general para un sistema de batería, ya que, por ejemplo, un sistema LIC conectado a la red y realizando 10 000 ciclos, a razón de uno por día, seguiría operando al 60 % de eficiencia después de 27 años.
El proceso también mejoró radicalmente los electrodos basados en carbono anteriores, ya que no requirió materiales difíciles de producir (grafeno, nanotubos, etc.), ni dopado costoso del carbono.
En conjunto, todo el proceso de fabricación fue relativamente de baja tecnología y económico, lo que lo hace prometedor para aplicaciones comerciales.
“El proceso para producir los electrodos fue energéticamente eficiente. Las temperaturas de síntesis no superaron los 700 °C,” y se utilizaron aditivos económicos.
Ruiz de Larramendi – Profesor en la Universidad del País Vasco
Aplicaciones futuras
De un prototipo de laboratorio a un producto comercial, hay muchos pasos que aún deben tomarse. Primero, optimizar el componente de iones de litio de los LIC probablemente permitirá una mayor densidad de energía y quizá una mejor durabilidad.
Por ejemplo, las estructuras de batería tipo panal han demostrado mejorar radicalmente la durabilidad de las baterías de iones de litio, y probablemente lo mismo se pueda decir de los LIC.
También debería realizarse una mayor caracterización de qué material leñoso es adecuado o no, para saber si otras especies de árboles y otras regiones podrían proveerlo también.
“Constituye una alternativa rentable y sostenible para mejorar los capacitores convencionales de iones de litio. Los materiales originados de biomasa ofrecen grandes oportunidades para desarrollar sistemas de almacenamiento de energía de alta potencia, ecológicos y rentables. Es importante continuar esta línea de investigación”
Ruiz de Larramendi – Profesor en la Universidad del País Vasco
Así que, lo más probable, tomará entre 5 y 9 años antes de que el primer LIC comercial que use este descubrimiento esté disponible para la venta. Pero entonces podría mejorar radicalmente la sostenibilidad de la producción de baterías para dispositivos electrónicos y el almacenamiento de energía renovable.
Sin embargo, para los vehículos eléctricos, la ligeramente menor densidad de energía respecto a las baterías puras probablemente será un problema, por lo que otras soluciones como las baterías de estado sólido probablemente superen a los LIC.
(por ver también “5 Mejores acciones de baterías de estado sólido para observar o comprar”)
Invertir en tecnologías avanzadas de baterías
Las baterías están en el centro de la tendencia de electrificación, que es un esfuerzo multimillonario de varios billones de dólares destinado a eliminar los combustibles fósiles de nuestras fuentes de energía.
Puedes invertir en compañías relacionadas con baterías a través de muchos corredores, y aquí, en securities.io, puedes encontrar nuestras recomendaciones de los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como en muchos otros países.
Si no te interesa seleccionar compañías específicas de baterías, también puedes considerar ETFs de baterías como Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), el Lithium & Battery Tech ETF (LIT) de Global X, o el WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), que ofrecerán una exposición más diversificada para capitalizar el creciente sector de baterías.
Empresa de almacenamiento de energía
Tesla
TSLA Gráfico de precios
El pionero indiscutible del mercado de vehículos eléctricos es Tesla (TSLA ), que ha estado a la vanguardia de la revolución EV.
Tal vez la mayor contribución de Tesla no sea la tecnología sino la imagen de los vehículos eléctricos. El Roadster 1.0, con un rendimiento comparable al de un Porsche (y un precio bastante similar), cambió por completo las expectativas sobre los EV.
Sí, los EV pueden reducir las emisiones de carbono y ser “verdes”. Pero de repente, también adquirieron un factor “cool”. Esto transformó a los EV de un “sacrificio necesario para salvar el planeta” a “el futuro del transporte”.
Tesla también busca convertirse en la primera empresa en lograr la conducción totalmente autónoma/robotaxi, basándose en cada Tesla en la carretera para proporcionar un flujo de datos sin precedentes, superando a todos sus competidores combinados.
Fuente: Tesla
Junto con sistemas robóticos, así como el superordenador Cortex (uno de los mayores clústeres de entrenamiento de IA del mundo), los autos autónomos han consolidado la imagen de Tesla como una empresa de ciencia ficción que va más allá de los autos eléctricos.
Fuente: X
Los autos de Tesla están alimentados por algunas de las mejores baterías del mundo. Fue suministrado por Panasonic, luego por CATL y más recientemente por BYD, mientras también produce su propio diseño.
Por último, Tesla está activo en el sector energético, con un negocio de paneles solares (Solar Roof) y baterías fijas para hogares (Powerwall) y a nivel de escala de servicios públicos (Megapack).
Fuente: Tesla
Esta sigue siendo una línea de negocio incipiente, pero a largo plazo podría resultar tan grande como la parte de fabricación de vehículos de Tesla.
Ya ha desplegado 10 GWh del Megapack en más de 1 500 sitios, y el ritmo de instalación está aumentando muy rápidamente.
Fuente: Tesla
Entre el rápido crecimiento de las ventas de autos y el aún más rápido crecimiento de los sistemas de baterías a escala de servicios públicos, Tesla es tanto un consumidor líder como un proveedor de baterías en el mundo.
Y quizás pronto, también líder en vehículos autónomos, robótica e IA.
Tesla es una de las compañías más valiosas del mundo, con un precio de acción que se ha disparado en los últimos años. Y gran parte de su capitalización bursátil actual refleja un fuerte optimismo sobre su futuro.
Esto ha sido ligeramente menos cierto después de la euforia posterior a la elección de Trump, que parece estar revirtiéndose, quizá en parte debido a controversias alrededor del papel de Elon Musk en DOGE.
Así que, incluso con una tecnología impresionante, los inversores querrán comprobar si el precio que pagan por Tesla está justificado por el crecimiento futuro y si el sentimiento alrededor de la compañía sigue tan fuerte como solía ser.
Últimas noticias sobre Tesla
Referencia del estudio:
1. Jon Rodriguez‑Romero, Idoia Ruiz de Larramendi, Eider Goikolea. (2025). Journal of Power Sources. Volumen 629, 15 de febrero de 2025, 235961 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877532401913X?via%3Dihub
