Las próximas baterías eléctricas podrían ser de piedra

En Río de Janeiro se encuentra la emblemática estatua del Cristo Redentor, una escultura de treinta metros de altura, cuya estructura está cubierta por millones de teselas triangulares hechas con esteatita o roca de jabón, roca metamórfica que se caracteriza por ser un material más duradero y que conserva el calor por mucho tiempo. ¿Esta escultura podría servir a su vez como una gigantesca batería eléctrica? A juzgar por sus propiedades, un equipo de científicos de Tanzania creen que al menos el material que la integra podría servir como base para la tecnología que brinde energía sustentable en el futuro.

¿Cuál es el reto?

El empleo de sistemas de energía renovable como alternativa a las fuentes de energía que emiten gases de efecto invernadero enfrenta el problema de la llamada intermitencia, lo cual se refiere al recurso renovable usado en la generación eléctrica cuando no se ajusta bien a una demanda energética. La energía eólica depende del viento, y la energía solar depende del sol; sin embargo, en días que no estén disponibles estos recursos o estén muy limitados existe el riesgo de experimentar apagones masivos. Por lo tanto, es crucial encontrar soluciones para suplir la demanda. Se requiere entonces almacenarla, para lo que existen diversas tecnologías como baterías o almacenamiento térmico, entre otras. Esto permite que la curva de generación de los sistemas intermitentes pueda ajustarse a una demanda eléctrica en particular. Entre las renovables con ese reto está la energía solar.

¿Cuál es el fenómeno que se aprovecha?

Aunque la energía se puede almacenar en grandes baterías, estas pueden ser costosas y requieren muchos recursos para fabricarse. Una alternativa de tecnología más básica es el almacenamiento de energía térmica (TES, por sus siglas en inglés), que recolecta energía como calor en un líquido o sólido, como agua, petróleo o roca. Cuando se libera, el calor puede alimentar un generador para producir electricidad. Las rocas como el granito y la esteatita se forman específicamente bajo altas temperaturas y se encuentran en todo el mundo, lo que podría convertirlas en materiales para TES.

Sin embargo, sus propiedades pueden variar mucho según el lugar del mundo en el que se formaron, lo que posiblemente haga que algunas muestras sean mejores que otras. En Tanzania, la zona donde convergen los llamados cinturones geológicos de Craton y Usagaran contienen granito y esteatita. Las doctoras Lilian Deusdedit Kakoko, Yusufu Abeid Chande Jande y Thomas Kivevele de la Institución Africana de Ciencia y Tecnología Nelson Mandela y la Universidad Ardhi querían investigar las propiedades de las rocas que se encuentran en cada uno de estos cinturones.

¿Qué roca tuvo mejor desempeño?

El equipo recolectó varias muestras de rocas de las zonas designadas y las analizó. Las muestras de granito contenían una gran cantidad de óxidos de silicio, que añadían resistencia. Sin embargo, el granito de Craton contenía otros compuestos, incluida la moscovita, que son susceptibles a la deshidratación y podrían hacer que la roca fuera inestable a altas temperaturas.

En la esteatita se encontró magnesita, lo que le confirió una alta densidad y capacidad térmica. Cuando se calentaron a temperaturas superiores a 1,800 grados Fahrenheit, tanto las muestras de esteatita como el granito de Usagaran no tenían grietas visibles, pero el granito de Craton se desmoronó. Además, era más probable que la esteatita liberara su calor almacenado que el granito. En total, la esteatita de Craton tuvo el mejor desempeño como TES, capaz de absorber, almacenar y transmitir calor de manera efectiva mientras mantenía una buena estabilidad química y resistencia mecánica. Sin embargo, las otras rocas podrían ser más adecuadas para una aplicación de TES de menor energía, como un secador solar de alimentos. Los investigadores dicen que, aunque se necesitan más experimentos, estas muestras prometen ser un material de almacenamiento de energía sostenible.

La investigación, encabezada por la doctora Lilian Deusdedit Kakoko y su equipo, fue publicada con el título «Investigación experimental de esteatita y rocas de granito como materiales de almacenamiento de energía para la generación de energía solar concentrada y la tecnología de secado solar», en la revista de revisión por pares ACS Omega el 17 de mayo de 2023.

Con información de: pubs.acs.org y www.acs.org

Por: Gerardo Sifuentes

Foto: Twitter

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