Las botellas de plástico podrían convertirse en grafito para las baterías de los coches eléctricos
Las botellas de plástico PET podrían dejar de ser un simple residuo para convertirse en un material estratégico para las baterías; un nuevo estudio demuestra que es posible transformarlas en grafito de alta calidad; el avance abre la puerta a un reciclaje mucho más valioso y sostenible.
Cada año se tiran a la basura millones de botellas de plástico en todo el mundo. Aunque una parte termina en los contenedores de reciclaje, muchos no llegan a reutilizarse, y otras van directamente al vertederos o se reutiliza en productos de menor valor. Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State) ha demostrado que este residuo cotidiano podría tener un destino mucho más útil: convertirse en grafito sintético de alta calidad para las baterías de los coches eléctricos.
El estudio, publicado en la revista científica Diamond and Related Materials, describe un proceso capaz de transformar el plástico PET, utilizado habitualmente en botellas de bebidas, en un grafito con una estructura cristalina muy ordenada. Según los investigadores, el material obtenido incluso supera en algunos parámetros al grafito natural empleado actualmente como referencia para fabricar ánodos de baterías.
"Muchas personas consideran que una botella de plástico deja de tener valor una vez utilizada", explica Shakshi Sekar, autora principal del estudio e investigadora doctoral de Penn State. "Nuestro trabajo demuestra que ese mismo material puede convertirse en un recurso muy valioso para producir grafito, un componente esencial en las tecnologías de almacenamiento de energía actuales".
El grafito está considerado un material estratégico por su papel fundamental en las baterías de litio, donde actúa como material del ánodo, almacenando y liberando la energía durante los ciclos de carga y descarga. Con el crecimiento de las ventas de coches eléctricos, de la electrónica de consumo y de los sistemas de almacenamiento para energías renovables, la demanda de grafito de calidad no deja de aumentar.
Un proceso más limpio para fabricar grafito de alta calidad
El equipo de investigación desarrolló un método que consiste en triturar el plástico PET y mezclarlo con una pequeña cantidad de óxido de grafeno. Posteriormente, ambos materiales se someten a un tratamiento térmico cuidadosamente controlado que reorganiza los átomos de carbono presentes en el plástico hasta formar una estructura de grafito altamente ordenada.
Los mejores resultados se obtuvieron utilizando únicamente un 2,5% de óxido de grafeno en peso, suficiente para generar un grafito cuya estructura cristalina supera la del grafito natural utilizado habitualmente en la industria de las baterías.
Según los científicos, los grupos funcionales con oxígeno presentes en los bordes del óxido de grafeno favorecen el crecimiento de los cristales de grafito durante el proceso de grafitización. Además, las superficies expuestas del grafeno sirven como una especie de guía para que los átomos de carbono se coloquen de forma ordenada, formando capas perfectamente alineadas.
Uno de los aspectos más interesantes del trabajo es que el proceso prescinde completamente de catalizadores metálicos, como hierro, níquel o cobalto, empleados habitualmente en la fabricación de grafito sintético. Estos metales suelen dejar impurezas que obligan a realizar procesos químicos adicionales para eliminarlas.
Al sustituirlos por aditivos basados en grafeno, los investigadores consiguen obtener un grafito mucho más limpio, reduciendo al mismo tiempo el consumo de productos químicos y la generación de residuos durante la fabricación.
Aunque todavía será necesario comprobar su comportamiento en baterías reales y estudiar su producción a escala industrial, los responsables del proyecto consideran que esta tecnología abre una vía muy prometedora para dar una segunda vida a uno de los residuos plásticos más abundantes del planeta, transformándolo en un material de alto valor añadido para la transición energética.
En opinión de los investigadores, este avance también podría cambiar la forma en la que se entiende el reciclaje del plástico. En lugar de tratarse únicamente de un problema de gestión de residuos, el PET podría convertirse en una materia prima estratégica para fabricar componentes destinados a las baterías de los coches eléctricos y a los sistemas de almacenamiento de energía renovable.
Fuente | Psu.edu
