Investigadores del Iquema usan lodos de depuradora para crear baterías más duraderas

Investigadores del Instituto Químico para la Energía y el Medioambiente (Iquema) de la Universidad de Córdoba (UCO) han iniciado una investigación para aprovechar el contenido de materia orgánica de las aguas residuales urbanas para incorporarlo a las baterías, convirtiéndolo en carbón activado.

En concreto, lo han probado con el lodo generado en la estación de aguas residuales de Villaviciosa de Córdoba, gestionada por la Empresa Provincial de Residuos y Medio Ambiente (Epremasa). El tipo de tecnología biológica utilizada en el proceso, denominada Biodiscos, concede al fango final una especial composición de materia orgánica, metales y otros componentes, como el nitrógeno o el fósforo, que mejoran su rendimiento electroquímico

Así lo explican las investigadoras Almudena Benítez y Azahara Cardoso, que, junto a María del Carmen Gutiérrez, Juan Luis Gómez, María de los Ángeles Martín y Álvaro Caballero, han llevado a cabo una investigación que ha logrado convertir lo que nadie quiere en algo que todo el mundo busca: mejorar la capacidad de almacenaje de las baterías.

En concreto, se trata de baterías alternativas a las tradicionales de litio ion, como las que investigan en el Departamento de Química Inorgánica e Ingeniería Química de la UCO, basadas en azufre. Esta tecnología, explican las investigadoras, “es capaz de triplicar la capacidad de almacenamiento de una batería de litio ion”, lo que contribuiría a superar la problemática actual que enfrentan dispositivos con autonomía limitada como los coches eléctricos.

El potencial de los residuos

El aprovechamiento de residuos para la elaboración de baterías es una línea de trabajo fundamental en el Iquema, que no solo busca desarrollar baterías más duraderas, sino también emplear en ello técnicas y materiales sostenibles. Aunque previamente se había estudiado el potencial de subproductos agroalimentarios como el hueso de la aceituna o el aguacate, la cáscara de almendra o de pistacho, “se trata de residuos que se generan en grandes cantidades pero que normalmente tienen ya otro tipo de aprovechamiento”, como la producción de energía o el compostaje.

Los lodos de depuradora, en cambio, son un residuo para el que se buscan aún soluciones de valorización, sobre todo en pequeños y medianos municipios, y del que, además, los gestores están encantados de poder desprenderse.

El proceso realizado en los laboratorios del Iquema parte de un material pastoso y maloliente que llega desde la depuradora y que acabará siendo la matriz conductora de una batería basada en azufre. Este lodo, tras secarse, se pulveriza antes de añadirle el agente químico –potasa- que modificará su estructura, haciendo que el material sea más poroso. A continuación, se somete a un tratamiento termoquímico, denominado pirolisis, en un horno a 800 grados centígrados, un proceso que permite transformar cualquier materia orgánica en carbón, con mayor o menor rendimiento.

En un molino de bolas, ese carbón se mezcla con el azufre, creando una composición en la que este queda atrapado en la matriz conductora, y está listo para incorporarse a los electrodos a través del proceso habitual de fabricación de las baterías.

El trabajo demuestra el potencial de los residuos urbanos para convertirse en recursos estratégicos para la transición energética. La Universidad de Córdoba ha destacado que "más allá de un simple ensayo de laboratorio, el proyecto abre la puerta a nuevas líneas de investigación orientadas a valorizar los lodos de depuradora como materia prima para tecnologías de almacenamiento de energía, integrando sostenibilidad, economía circular e innovación". Según las investigadoras, “es un gran avance que logramos a partir de un residuo que considerábamos problemático”.

Las aguas residuales que provienen de los hogares, del baldeo de calles e incluso de algunas industrias se someten a un proceso de depuración que devuelve el líquido elemento a su ciclo, despojado de contaminación. Ese proceso incluye etapas físicas y biológicas durante las cuales parte de la materia orgánica se transforma en microorganismos, dando como resultado un lodo con alto contenido orgánico. Se estima que España genera al año más de un millón de toneladas en seco de este residuo indeseable, lo que representa un reto de gestión medioambiental.