¿Qué son los carbones activados de la yerba y por qué son claves para el almacenamiento de la energía?
En lugar de terminar en rellenos sanitarios, la yerba que se descarta una vez que el mate se lavó (más de un millón de toneladas anuales en Argentina) se puede utilizar para generar carbones activados, elementos clave para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía y otras aplicaciones, según publicaron investigadores argentinos en el Journal of Environmental Management.
La propuesta sienta el primer precedente a nivel mundial sobre la potencialidad de un desecho orgánico sumamente frecuente en Argentina y la región, y puede ser el puntapié inicial para una posible industria local de ensamblado de supercapacitores, recursos muy requeridos en nuevas tecnologías y el sector energético.
«Hasta ahora nadie había pensado en la potencialidad tecnológica de un residuo tan abundante como la yerba mate en Latinoamérica. Pero pudimos demostrar que esa potencialidad, en realidad, es una oportunidad para la Argentina y la región. Y abre las puertas a la posibilidad de impulsar una industria que no se encuentra desarrollada y, eventualmente, sustituir importaciones y generar empleo local«, resumió a la Agencia CyTA-Leloir la primera autora del trabajo, la ingeniera química Florencia Jerez, quien está realizando su doctorado en el Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro (CIFICEN-CONICET), en Olavarría, Provincia de Buenos Aires.
«Las pruebas satisfactorias en el laboratorio nos permiten pensar en escalar a una planta piloto que, en un futuro, nos ayude a mostrar a los inversores que es factible económicamente utilizar la yerba mate en la síntesis de carbones activados«, añadió Jerez desde Madrid, España, donde está realizando una estancia de investigación de tres meses.
De la mano del cada vez mayor uso de energías provenientes de fuentes renovables (eólica, solar, hidroeléctrica) para reemplazar el consumo de combustibles fósiles, se empezó a hacer evidente la necesidad de contar con sistemas de almacenamiento que estabilicen los picos de consumo y suministro que dificultan su consumo directo. También para el arranque más eficiente de autos eléctricos, celulares y computadoras. Así, en la actualidad se utilizan sistemas híbridos, compuestos por una batería que almacena y entrega la energía de forma constante en el tiempo, y un supercapacitor que absorbe los picos de potencia (y además alarga la vida útil de la batería).
A diferencia de las baterías, que almacenan mucha energía y la liberan despacio durante un largo período de tiempo, los supercapacitores acumulan menos, pero la entregan muy rápido. «Por eso se usan baterías y supercapacitores de forma complementaria«, señaló Jerez, quien explicó que «la mayoría de los supercapacitores comerciales utilizan carbones activados para el almacenamiento de la energía, que se obtienen de carbonizar y tratar madera derivada de árboles que se plantan especialmente». También, dijo, existen supercapacitores que usan óxidos metálicos o materiales poliméricos, que se sintetizan utilizando compuestos químicos sintéticos como precursores.
Economía circular
Los carbones activados son materiales con un elevado porcentaje de carbono en su composición y que, según los diversos procesos a los que se someten, presentan más o menos poros en su superficie. Además de su uso en baterías y supercapacitores que almacenan energía, se utilizan en filtros de purificación, como desintoxicantes en medicina y en la composición de jabones y cremas cosméticas.
Florencia Jerez, en el laboratorio de Madrid, España, donde está realizando una estancia de investigación de tres meses.
Según Jerez, la yerba mate se puede valorizar de dos maneras: por un lado, a partir de los residuos de la industria yerbatera, como son el polvo, los palos y las hojas que quedan de descarte (unas 140.969 toneladas anuales remanentes en los campos y 24.679 toneladas por año en los molinos). «Al hacer la infusión con agua se genera un extracto con un elevado contenido de polifenoles, cuyo poder reductor permite reemplazar los químicos sintéticos en la síntesis de óxidos metálicos», describió.
Por otro lado, la científica oriunda de Olavarría mencionó que toda la yerba mate que se produce y se descarta una vez consumida permitiría obtener excelentes carbones activados, para lo cual se la debe someter a un proceso de carbonización a elevadas temperaturas y «activarla» posteriormente con un agente químico.
«Este proceso permitiría tanto aprovechar un residuo ya existente como evitar la necesidad de plantar árboles para luego talarlos, con las consecuencias ambientales de ese procedimiento«, graficó Jerez, quien resaltó que a nivel industrial se podría fomentar la instalación de la primera planta regional de ensamblado de supercapacitores con estos carbones activados «yerbateros» como material activo.
Si bien desde el punto de vista científico ya es posible utilizar la yerba mate para el almacenamiento de energía, para poder dar el salto a la producción industrial se necesita más información acerca de cómo se comporta el proceso a escala intermedia.
«Desde el sector industrial solicitan estimaciones de factibilidad técnica, económico-financiera y medioambiental para evaluar la posibilidad de invertir en la puesta en marcha de una fábrica de carbones activados. Luego de haber evaluado el proceso de síntesis utilizando no sólo residuos de yerba mate, sino también de poda de olivo, bagazo de cerveza, rastrojo de trigo, tallos y hojas de cannabis, entre otros, nuestro equipo está super convencido de que esto es factible desde todos los aspectos», aseguró Jerez, quien desde 2019 desarrolla su doctorado en Ingeniería en el CIFICEN de Olavarría, en el marco de una beca del CONICET y bajo la dirección de los investigadores Gerardo Acosta, Marcela Bavio y Pamela Ramos, coautores del paper.
Desde el año pasado, el grupo está abocado a conseguir cómo financiar la instalación de una planta piloto modular móvil. «Sabemos que esto es el futuro. Cuando consigamos poner a punto la planta piloto, la transferencia a la industria creemos que será muy rápida ya que el sector se encuentra interesado en reemplazar las importaciones por un producto made in Argentina», cerró la científica, que resaltó especialmente que pudo culminar sus estudios secundarios en tiempo y forma gracias a la Asignación Universal por Hijo antes de ingresar a la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires (UNICEN), donde cursó toda la carrera gracias a diversas becas de ayuda económica.