Un Nobel para las baterías de litio y una oportunidad para el cobalto cubano

El Premio Nobel de Química de 2019 se concedió a los creadores de las baterías de iones de litio tan omnipresentes en nuestra vida.

Toda la energía que se produce en una hidroeléctrica es nada más que energía solar recuperada y almacenada. El proceso es largo y lleno de incidencias. El agua que el sol con su energía evapora del mar se incorpora a la atmósfera como gas, se aglutina en ella formando pequeñas gotas, llueve o nieva sobre la tierra y así se almacena como agua líquida de nuevo en las represas, o en copos de hielo depositados en las elevaciones. Al intentar volver al mar le quitamos parte de la energía potencial alcanzada por la altura para mover turbinas que producen la electricidad. Las represas artificiales, los glaciares y las acumulaciones de nieve en las montañas se convierten así en almacenes de energía solar que es usada para este propósito. Hacen las veces de acumuladores de electricidad cuyo último origen es solar.

La ciencia de los dos últimos siglos nos ha enseñado que la naturaleza es mucho más compleja que lo que podemos percibir con nuestros sentidos. Se ha demostrado que existen entes ínfimos en tamaño que denominamos “electrones”. Estos pueden manifestársenos tanto provocando un rayo en la atmósfera como alimentando de energía nuestras células vivas con ciertas transformaciones moleculares. Los cambios que experimentan las sustancias se conocen como reacciones químicas y en la mayoría de los casos implican intercambios de electrones entre sus diversas entidades nanoscópicas. Cuando se descubrió que el electrón que produce las descargas eléctricas atmosféricas es también el responsable de las reacciones, se hizo imprescindible aprender a almacenar electricidad usando la química. Se trata como de fabricar “represas en miniatura” donde no se almacena agua en las alturas, sino electrones energizados en ciertas sustancias que al descargarse nos dan energía eléctrica para mover lo que deseemos. Así aparecieron las celdas acumuladoras de energía eléctrica y sus arreglos en forma de baterías, o simplemente las “baterías”.

La esencia de una batería eléctrica es que al suministrar electrones a uno de sus componentes aumente así su energía interna de forma que cuando los pierda de nuevo la devuelva en forma de electricidad. Y esto debe ocurrir sin que se pierdan sus características, para que se pueda cargar de nuevo cada vez que se haya descargado. Y mientras más veces mejor.

Las baterías de plomo han sido las más comunes durante décadas. Ciertos procesos químicos hacen que se pueda acumular electrones en un polo eléctrico y descargarse en el otro, de forma reversible. Intervienen solo el propio plomo metálico, dos de sus compuestos, y el ácido sulfúrico en agua pura. Todos sabemos que el plomo es muy pesado y que el ácido sulfúrico es muy peligroso en su manipulación. Sin embargo, la tecnología se depuró tanto con tanta investigación a través de los años que las baterías de plomo son hoy todavía un pilar indispensable de la civilización. Muchos procesos han tenido la misma historia de inconvenientes que la investigación tecnológica y la innovación han vencido.

En una típica evolución e intensa interacción de ciencia y tecnología aparece desde 1970 que el litio, uno de los elementos químicos más ligeros, puede ser el protagonista central para crear un sistema que acumule y libere corrientes de electrones con la misma o mejor intensidad que las baterías de plomo, mucho más ligero y seguro, y de muy variados tamaños. La masa atómica de este elemento es casi 52 veces menor. Así llegamos a las celdas tan comunes hoy para almacenar energía eléctrica, las llamadas de “ion Litio”. Están constituidas por un polo positivo típicamente hecho de un compuesto químico llamado óxido de litio-cobalto (LiCoO2) con algunas variantes posibles. El polo negativo generalmente está hecho de alguna forma del elemento carbono, como puede ser el grafito. Están “conectados” por un electrolito para el tránsito de los iones de litio (un átomo de litio al que le falta un electrón). La batería está descargada cuando el óxido de litio y cobalto posee todos los átomos de litio del sistema en el polo positivo. Cuando se proporcionan electrones al polo negativo de carbono para cargar la celda, los iones de litio migran a través del electrolito para “habitarlo” coexistiendo con los electrones adquiridos durante la carga. Dejan así con cargas negativas (CoO2) de óxido de cobalto al polo positivo. La migración contraria vuelve a ocurrir cuando cesa la carga y la batería se descarga, brindándonos su energía acumulada. Véase que en ambos casos los electrones son la corriente externa en la dirección opuesta a los iones.

El Premio Nobel de Química de 2019 se acaba de conceder a tres de los principales protagonistas de este logro científico y tecnológico, que ha significado un enorme desarrollo de conocimiento, saber hacer y mercado. El Prof. John B. Goodenough, un alemán de Turingia, educado en los EEUU a partir de la persecución a los judíos en su país de nacimiento y hoy con 97 años de edad, es profesor de la Universidad de Texas en Austin y ha sido un protagonista de este logro desde sus inicios en los años 70 del siglo pasado. El Prof. M. Stanley Whittingham, nacido y educado en la Gran Bretaña y radicado en los EE.UU. trabaja en la Universidad Binghamton, parte de la Universidad del Estado de Nueva York. Él fue de los que propuso los primeros esquemas de celdas de litio en la misma época. El Prof. Akira Yoshino, hoy en la Universidad Meijo, de Nagoya en Japón, ensambló en los años 80 del pasado siglo una celda prototipo con un polo de carbono y el otro de una sal de cobalto y litio. Merecen un alto honor y nos muestran, una vez más, que el papel de la universidad científica contemporánea es decisivo en la vida de la humanidad. Sobre baterías de litio se está construyendo el futuro del aprovechamiento de la energía eléctrica, incluyendo medios de locomoción.

El hecho de que se denominen baterías de litio nos puede hacer olvidar que también requieren cobalto para uno de sus polos. Nuestro país posee la tercera reserva mundial de ese elemento, acompañando al níquel, y eso es innegablemente una oportunidad. Pero, lo exportamos mezclado y como materia prima desde hace 80 años. No hemos desarrollado las formas de agregarle valor a esa riqueza convirtiéndolo en productos más terminados.

Es muy contradictorio con la importante inversión que ha hecho la Revolución durante decenas de años formando científicos e ingenieros. Algo nos ha fallado en la gestión de la innovación y sería bueno que lo indagáramos y resolviéramos.

Los tres países con mayores reservas conocidas de litio son Argentina, Bolivia y Chile, todos en Nuestra América. Bolivia no lo está produciendo y parece que sus yacimientos esperan por inversiones externas. La oportunidad de participar con nuestro cobalto y nuestra sabiduría en alguna acción conjunta aparecería muy prometedora, al menos a simple vista. ¿Será viable? ¿Cómo se puede llevar adelante alguna iniciativa como esta, a partir de tecnologías que desarrollaríamos nosotros mismos, en las condiciones de nuestra actual organización económica y formas de gestión empresarial? Las soluciones administrativas más comunes suelen ir a buscar empresarios de otros países para regalarles una buena parte de la riqueza que se puede producir por aportar lo mismo de saber que nosotros podríamos.

Nuestro potencial de creación de riqueza aflora por todas partes gracias a que la principal inversión está hecha en la educación del pueblo cubano que la Revolución ha cultivado. Tenemos que ponerlo todo en línea y recordarnos de las palabras de Fidel de que nadie ha tenido una fórmula infalible de cómo construir el socialismo. Mucho hay que cambiar para bien en nuestra gestión pública de la innovación.

El hecho de que se denominen baterías de litio nos puede hacer olvidar que también requieren cobalto para uno de sus polos.

Ciencia y Tecnología
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