Un grupo de investigación de la UCO prueba como la lignina podría ser utilizada como componente en baterías de litio medioambientalmente sostenible y de bajo coste

La paja de trigo podría convertirse en un componente más de las baterías de litio. Así se desprende de los estudios de un equipo de investigación de la Universidad de Córdoba, coordinado por el profesor del departamento de Química Inorgánica e Ingeniería Química, Alejandro Rodríguez Pascual, que ha conseguido remplazar componentes tóxicos de baterías de litio por ligninas, sustancias naturales que forman parte de la pared celular de las células vegetales que contiene, entre otras especies, la paja de trigo.

El trabajo en cuestión, publicado recientemente en la revista International Journal of Biological Macromolecules (Q1), persigue valorizar y aprovechar la lignina para sustituir el polímero plástico PVDF. El PVDF, que está incluido en las baterías de litio (presentes en teléfonos móviles, ordenadores portátiles o coches eléctricos, entre otros), se utiliza como aglutinante de los demás compuestos que forman la batería, es de origen petroquímico y su síntesis además de suponer un alto coste, es agresiva para el medio ambiente. Este componente es crucial para evitar que los polos positivos y negativos de la batería se degraden rápidamente y la batería pierda toda su energía, quedando inservible.

La paja de trigo se utiliza en la actualidad como alimento para el ganado, llevar a cabo quemas controladas y aplicaciones diversas que no le otorgan valor alguno al producto. Esta paja es un material lignocelulósico, también conocido como biomasa vegetal.  Juan Domínguez-Robles, investigador principal de este trabajo, explica que el estudio parte de la separación de la lignina de la celulosa, mediante el procedimiento de “pasteado a la sosa”, con el objetivo de caracterizar la primera y ver qué aplicaciones puede tener.

Según explica este investigador, una vez remplazado el componente tóxico de la batería de litio por la lignina se observan que los resultados energéticos son prácticamente idénticos, “consiguiendo no sólo beneficios ambientales sino también económicos, puesto que supone una reducción considerable de costes”. La lignina que está contenida en la paja, sustituye al PVDF y realiza la misma función que éste, es decir, la de aglutinar los demás compuestos que forman la batería. La lignina actúa como un pegamento natural, uniendo las partículas activas de los electrodos de la batería. Sin este aglutinante, cada vez que se cargan y usan las baterías, las partículas se irían separando -pierden la conectividad- y la batería perdería capacidad, es decir, autonomía del dispositivo electrónico que la utilice, ya sea el móvil, el portátil o el coche.

Las baterías se componen de cátodos y ánodos. Hasta el momento, los equipos de investigación RNM-271 y FQM-175, del Departamento de Química Inorgánica e Ingeniería Química de la UCO, han estudiado este método de sustitución de PVDF por ligninas en ánodos, por lo que el siguiente paso es probarlo en cátodos. Si los resultados se igualan tras las pruebas, “se ampliaría el espectro de aplicación de la lignina, incorporando su uso como aglutinante en batería completas”. Además, este grupo de trabajo pretende en un futuro llegar a usar los materiales lignucelulógicos al cien por cien para crear un supercondensador 100% sostenible. Los supercondesadores son dispositivos que liberan una alta potencia energética en muy poco tiempo y se convertirán en equipos imprescindibles para cargar coches eléctricos de manera rápida.

Juan Domínguez-Robles, Rafael Sánchez, Pilar Díaz-Carrasco, Eduardo Espinosa, M.T. García-Domínguez, Alejandro Rodríguez. 2017. Isolation and characterization of lignins from wheat straw: Application as binder in lithium batteries. International Journal of Biological Macromolecules 104, pp 909-918