Baterías de papel desechables

 

[ALEXANDRE POULIN]

Los dispositivos electrónicos de­sechados se acumulan a pasos agigantados, lo que alienta a los investigadores a explorar formas creativas de reducir esta basura electrónica. Ahora, un equipo ha desarrollado una batería desechable, hecha de papel y otros materiales sostenibles, que se activa con el agua.

Los cables, las pantallas y las baterías que componen nuestros dispositivos (sin olvidar los plásticos, los metales y otros materiales que los recubren) están llenando de residuos peligrosos los vertederos. Algunos de ellos son relativamente grandes, como los teléfonos móviles antiguos y los aparatos de aire acondicionado. Otros son más insidiosos, como los equipos de diagnóstico médico de un solo uso, los sensores ambientales y las etiquetas inteligentes que contienen baterías desechables.

«Estas pequeñas baterías suponen un gran problema», comenta Dele Ogunseitan, especialista en salud pública de la Universidad de California en Irvine, que no estuvo involucrado en el estudio pero que investiga técnicas ecológicas y asesora a importantes compañías tecnológicas. «Nadie parece prestar atención a dónde van a parar.»

Los investigadores del Laboratorio de Materiales de Celulosa y Madera, de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales, se afanan en resolver este problema. Su nuevo artículo, publicado en Scientific Reports, describe una batería de papel que se activa con el agua, desarrollada a partir de materiales respetuosos con el ambiente, la cual podría suponer una alternativa sostenible a las pilas más perjudiciales que suelen emplearse en los dispositivos de baja potencia.

La batería de papel contiene los mismos componentes básicos que las pilas normales, pero los empaqueta de forma diferente. Al igual que una pila química típica, consta de un polo con carga positiva denominado cátodo, un polo con carga negativa denominado ánodo y, entre ambos, un material conductor denominado electrolito. Los componentes de los dispositivos tradicionales están recubiertos de plástico y metal; en la nueva batería, el ánodo y el cátodo los constituyen tintas impresas en el anverso y el reverso de un trozo de papel impregnado de sal, la cual se disuelve cuando se humedece con agua. La solución salina resultante actúa como electrolito.

Los investigadores impusieron como requisito previo el uso de materiales sostenibles, por lo que en el desarrollo de su dispositivo solo consideraron componentes inocuos y abundantes. «Estábamos convencidos de que al final lograríamos algo que funcionaría, pero el desarrollo de estos materiales y sistemas de tinta dista de ser trivial», declara Gustav Nyström, director del Laboratorio de Materiales de Celulosa y Madera y autor principal del estudio. Tras probar cientos de fórmulas, los investigadores se decantaron por una tinta de grafito para el cátodo, una tinta de zinc para el ánodo y un papel impregnado de sal como electrolito.

Cuando el papel está seco, la batería se mantiene estable. Sin embargo, si se añaden un par de gotas de agua, la sal se disuelve, lo que permite el flujo de electrones. Una vez humedecido el papel, la pila se activa en menos de 20 segundos. En ese momento, si no se encuentra conectada a un dispositivo electrónico, genera un voltaje constante de 1,2 voltios. (A modo de comparación, el voltaje de una pila AA es de 1,5 voltios.) Su rendimiento operativo disminuye al secarse el papel. En los ensayos, cuando el papel volvía a mojarse, el sistema recuperaba su funcionalidad, y la mantenía durante una hora antes de que empezara a secarse de nuevo.

A pesar de que los investigadores demostraron que podían alimentar un reloj despertador, es poco probable que las baterías de papel de­sechables desplacen a las pilas AA estándar de las estanterías de las tiendas. No obstante, Nyström prevé un futuro en el que estas baterías se emplearán en pruebas diagnósticas y sensores ambientales, idealmente junto con otros componentes sostenibles, como pantallas y envoltorios.

Quizás el futuro no se halle tan lejos. Resulta difícil predecir cuánto tardarán en fabricarse estos dispositivos a gran escala, pero Nyström asegura estar en contacto con socios industriales potenciales y cree que podrían comercializarse en un plazo de entre dos y cinco años. «Creo que el rendimiento observado es suficiente para muchas de estas aplicaciones», afirma. La cuestión radica principalmente en aumentar la producción e integrar las baterías en sistemas como las pruebas diagnósticas y los sensores ambientales.

«Este es un trabajo que en realidad deriva del desarrollo de materiales sostenibles», explica Nyström. A partir de ahí, añade, «creo que hemos logrado crear algo de bastante utilidad».