Un residuo habitual de la industria pesquera podría tener una segunda vida dentro de dispositivos destinados al almacenamiento de energía. Un equipo de investigadores convirtió un material presente en los caparazones de crustáceos en un gel que permitió mejorar la estabilidad de una batería de zinc.

Las cáscaras de cangrejos, camarones y langostas suelen terminar como desechos. Sin embargo, contienen quitina, una sustancia resistente que puede transformarse mediante un proceso químico en quitosano, un material más flexible y fácil de manipular.

El equipo liderado por Liangbing Hu utilizó ese compuesto para desarrollar un gel que funcionó como electrolito dentro de una batería de zinc. Según informó Space Daily, el electrolito es el medio que permite el movimiento de la carga entre los extremos de una batería y cumple un papel fundamental en su funcionamiento. Hu explicó que “la fuente más abundante de quitosano son los exoesqueletos de crustáceos, como cangrejos, camarones y langostas, que se pueden obtener fácilmente de los residuos de la industria pesquera”.

El resultado llamó la atención por la duración de la celda. El ánodo de zinc superó los 1000 ciclos y alcanzó una eficiencia coulómbica del 99,7%. Esta medida indica cuánta carga puede recuperarse después de cada ciclo. Una cifra cercana al 100% implica una pérdida reducida de carga por reacciones secundarias.

El problema de las baterías de zinc

Las baterías de zinc tienen una dificultad relacionada con el comportamiento del metal durante los procesos de carga y descarga. Según Space Daily, el zinc puede formar estructuras puntiagudas conocidas como dendritas. Si estas estructuras crecen de manera irregular, pueden provocar un cortocircuito y afectar la estabilidad de la batería.

Las cáscaras de cangrejos, camarones y langostas contienen quitina, una sustancia resistente. Foto: Freepik.

El gel elaborado con quitosano contiene iones de zinc dentro de su estructura. Según el estudio, esta característica favorece una deposición más uniforme del metal. En lugar de formar estructuras irregulares, el zinc puede depositarse en capas más planas y ordenadas.

El zinc también representa una alternativa de interés frente al litio por su abundancia. Hu señaló que “el zinc es más abundante en la corteza terrestre que el litio. En general, las baterías de zinc bien desarrolladas son más baratas y seguras”, según Space Daily.

Un final diferente para los residuos

Uno de los aspectos más particulares del proyecto aparece al final de la vida útil de la batería. Cuando el gel de quitosano se deposita en el suelo, los microorganismos pueden descomponerlo por completo en unos cinco meses. El zinc permanece y puede recuperarse para su reciclaje.

El compuesto que tienen las cáscaras de cangrejo y camarón sirve para desarrollar un gel que funciona como electrolito dentro de una batería de zinc. Foto: Freepik.

Según los datos del estudio, alrededor de dos tercios de la batería pueden descomponerse de esta forma. Esto representa una diferencia importante frente a ciertos materiales plásticos utilizados en baterías de iones de litio. Según Space Daily, Hu señaló que “los separadores de polipropileno y policarbonato, ampliamente utilizados en las baterías de iones de litio, tardan cientos o miles de años en degradarse y contribuyen a la contaminación ambiental”.

Pero el desarrollo todavía está lejos de convertirse en un producto comercial. El trabajo, publicado en la revista Matter en septiembre de 2022, describe una celda de prueba desarrollada en laboratorio. Sus resultados son prometedores, aunque todavía existen desafíos relacionados con la escala, el costo y el funcionamiento fuera de condiciones experimentales.

Hu planteó una meta todavía más ambiciosa para el futuro. “En el futuro, espero que todos los componentes de las baterías sean biodegradables. No solo el material en sí, sino también el proceso de fabricación de los biomateriales”, declaró.

Por ahora, la batería de quitosano es un prototipo de laboratorio. Sus cifras muestran una posibilidad concreta, pero no garantizan una aplicación comercial. La principal novedad está en la combinación de almacenamiento de energía y aprovechamiento de residuos, una fórmula que podría abrir una nueva vía para reducir el impacto ambiental de las baterías.