Las baterias son el punto débil del mundo tecnológico, encontrar una solución podria salvar nuestras vidas y el planeta

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El conejito de las pilas no aparece por ninguna parte en el laboratorio Johnson Controls en Milwaukee, pero en toda la instalación, detrás de anuncios que advierten “Peligro: alto voltaje”, trabajadores con bata azul se dedican intensamente a crear una nueva generación de baterías para determinar si, como sugiere el ícono publicitario, pueden seguir… y seguir. En uno de los edificios, esta tarea se lleva a cabo en máquinas Thermotron, que parecen extras de la película “Monsters, Inc.” y en cuyo interior están acunadas baterías de iones de litio que se enfrían a -40 grados Celsius, para luego calentarlas a 85 grados y mantenerlas operando sin parar a fin de simular 241.000 kilómetros de recorrido en un auto eléctrico. “Hasta hoy, fue un simple proyecto científico”, apunta Alex Molinaroli, presidente de la unidad. “Lo que cambió es la expansión de este aspecto para la industria y el planeta”.

La misión está dedicada a fortalecer el eslabón débil del mundo tecnológico. Nuestras laptop nunca fueron tan rápidas, los teléfonos celulares lucen más sofisticados que nunca y los autos eléctricos de “enchufar” están comenzando a ser una realidad. Pero las baterías no mantienen el ritmo. Los chips de las computadoras duplican su velocidad cada dos años pero las baterías que permiten el funcionamiento de esos dispositivos mejoran a un ritmo de apenas 8 por ciento anual. “Todos reclaman más energía”, agrega Michael Thackeray, experto en baterías del Laboratorio Nacional Argonne, y no sólo para dispositivos electrónicos. Muchos de los grandes imperativos sociales de la modernidad (reducir la dependencia del petróleo o “reverdecer” la red eléctrica con energía solar y eólica) estriban en la humilde batería, un artilugio ideado hace más de dos siglos y que ahora moviliza a la industria para reinventarlo.

Ya Steve Jobs, decia que la tarea ha sido excesivamente lenta. En 2007, el CEO de Apple postergó el lanzamiento del iPhone 3G porque consumía mucha energía, y cuando salió al mercado, en julio de 2008, el dispositivo era más esbelto y rápido que su predecesor. Pero el tiempo de comunicación es tres horas más breve debido a que la navegación web consume mucha de la capacidad. “Lo mantengo conectado todo el día en la oficina, envío un par de textos, uso Internet, tomo unas fotos y se acabó”, se lamenta Sara Beriting, gerente de una oficina de Cincinnati. “Me encanta la idea de tener tantas capacidades al alcance de mis dedos, pero todo tiene que funcionar con esa batería”.

El mercado mundial de baterías (valuado en US$ 71.000 millones) se convirtió en semillero de innovaciones. Según informes de Dow Jones VentureSource, la afluencia de los capitales de inversión estadounidenses en el sector de desarrollo de baterías se elevó de 4,3 millones en 2002 a más de 200 millones en lo que va del presente año, y grandes empresas, como General Electric y ExxonMobil, empiezan a invertir en el negocio. Por sí solo, el mercado de autos híbridos-eléctricos ofrece, como potencial, quintuplicar su crecimiento para el 2020, a un total de US$ 3.700 millones, afirma el consultor Menahem Anderman. Dada la avalancha multimillonaria, la industria finalmente goza de una atención que no había tenido en muchas décadas.

Las baterías no evolucionarán con la rapidez de la informática, porque actúan mediante una reacción química sujeta a las leyes de la física y las limitaciones de la tabla periódica. Desde que el italiano Alessandro Volta concibió la idea, en el año 1800, las baterías generan electricidad partiendo del mismo principio básico: una reacción química controlada se desata dentro de una serie de celdas, cada cual con un electrodo positivo y otro negativo divididos por un separador empapado en un conductor de electrolitos. Cuando se conecta la batería, los iones de carga positiva nadan del electrodo negativo al positivo y, luego, los electrones de carga negativa pasan por un circuito externo que crea la corriente eléctrica. Más tarde, en 1890, Thomas Edison invirtió el proceso y creó las primeras pilas recargables, utilizando níquel, y a partir de ese momento la comunidad científica mete mano a la química para incrementar el amperaje, creando baterías SLA (siglas en inglés de las pilas selladas de plomo-ácido) y de níquel-cadmio para impulsar las primeras laptop, o NiMh (níquel-metal-hidruro), diseñadas para los autos híbridos.

La actual tecnología de punta de las baterías de litio-ión apareció en los celulares tipo “ladrillo” de Sony, en 1991. El litio, el metal más ligero de la tabla periódica, introduce mucha más energía en una batería, pero tiene algunos inconvenientes, como su precio: hasta el momento, estas versiones cuestan más del doble que las de NiMh. No obstante, el litio-ión sigue siendo la química más nueva y “caliente”, quizá demasiado, pues al generar tanto voltaje en un receptáculo reducido, su reacción química puede sobrecalentar la pila y causar lo que los ingenieros denominan una “fuga térmica”, que los consumidores conocen como “pequeña explosión”.

Los temas de seguridad adquirieron relevancia hace dos años, cuando las laptop de Dell y otras marcas empezaron a incendiarse. Pregúntenle por ejemplo a Thomas Forqueran, extractor de oro de Kingman, Arizona, a quien la computadora portátil se le prendió fuego dentro de su camioneta: el fuego se extendió al tanque de combustible y disparó las balas que tenía en la guantera.
“Un par de accidentes graves podría dar pésima reputación a las nuevas baterías”, señala J. B. Straubel, jefe de tecnología de Tesla, compañía de autos eléctricos.

El laboratorio de investigación de Johnson Controls nos permite atisbar el futuro operado por baterías. Su línea de producción de litio-ión está aislada en una “habitación seca” con clima controlado. Mientras los técnicos mezclan infinidad de componentes químicos que aplican sobre delgadas láminas de cobre y enrollan en un horno de secado, monitores computarizados vigilan la humedad y el punto de rocío del salón. La humedad es un problema grave para la producción de baterías, pues contamina los químicos e incrementa el riesgo de fuga térmica. Así que no puede haber más de ocho personas trabajando al mismo tiempo, explica Jim Symanski, porque el exceso de vapor de agua exhalado podría dañar las baterías recién nacidas.

Mucho del entusiasmo que impera en Johnson gira en torno de una promesa: las baterías mejoradas podrán impulsar una generación de autos más limpios y, a su vez, acabar con la dependencia estadounidense del petróleo importado. En una cochera en la parte posterior del laboratorio, la vicepresidenta Mary Ann Wright tiene un Ford Escape Hybrid que modificó cuando trabajaba para Ford. Al llegar a Johnson Controls, Wright y algunos colaboradores sustituyeron las baterías NiMh con pilas de litio-ión, las baterías originales pesaban casi 100 kilos, mientras que las nuevas poco más de la mitad y producían más electricidad. El resultado: su Escape modificado logra un kilometraje que hasta hoy no tiene comparación.

Otras empresas estadounidenses están logrando adelantos igual de importantes. En Watertown, Massachusetts, A123Systems recibió US$ 148 millones de financiamiento para crear baterías avanzadas y hasta hoy, produce las recargables para herramientas Black & Decker, además de proporcionar la corriente para el Volt de GM; EnerDel, novato de Indianápolis, suministra baterías para autos eléctricos Think en Europa; y, claro está, el gobierno estadounidense también quiere jugar: los laboratorios nacionales de Argonne y Oak Ridge tienen equipos que trabajan en baterías avanzadas. Entre tanto, los investigadores desarrollan nuevas combinaciones químicas y recurren a la nanotecnología para brindar mayor seguridad en las baterías de litio-ión y volverlas más confiables. El inconveniente: muchas de esas tecnologías alternativas reducen el voltaje.

A pesar de sus esfuerzos, los fabricantes estadounidenses aún no compiten del todo a escala global. El entusiasmo del sector automotriz por los vehículos eléctricos se apagó hace una década, cuando el EV1 (de GM) fracasó en las pruebas. Desde entonces, Toyota y Honda dominan el mercado de híbridos, razón por la cual Asia lidera el mundo en producción de baterías para autos y aparatos electrónicos. La industria japonesa de las baterías empieza a consolidarse: Panasonic, proveedor de Toyota, negocia para adquirir el fabricante de baterías de Honda, Sanyo. Corea del Sur también demuestra destreza, igual que China, donde arman las baterías del iPhone.

Para reducir las emisiones de dióxido de carbono, los servicios públicos tendrán que desviar cada vez más capacidad de generación del carbón y el gas natural a energías renovables como el viento y la luz del Sol. Las celdas solares y las turbinas de viento requieren baterías porque proporcionan electricidad intermitente. Con objeto de almacenar energía en las instalaciones solares y eólicas, algunas empresas de servicios públicos están experimentando con baterías de Na-S (sodio-azufre) del tamaño de un tractor. En la medida en que los usuarios domésticos comiencen a instalar paneles solares y turbinas de viento, las empresas de servicios públicos intentarán reducir las dimensiones de sus superbaterías; pero por ahora, se necesita una batería del tamaño de un baño muy amplio para “desconectar” su casa de la red pública utilizando energía eólica o solar.

Hay quien confía en que pronto podrán superarse esos obstáculos. Semejante visión es en extremo seductora para Molinaroli, quien dirige el negocio de baterías de Johnson Controls, aunque hay que perdonar su cinismo. “En nuestro centro de tecnología, podría mostrarle proyectos de vehículos eléctricos concebidos hace 10, 20 ó 30 años”, informa. “Abundan los escépticos”. Pero esta vez, con miles de millones de dólares invertidos en él, quizá la economía impulsada a baterías por fin vea la luz.

Electric storage is the weak link in a high-tech world. Fixing it could improve our lives—and the planet.

9 comentarios en “Las baterias son el punto débil del mundo tecnológico, encontrar una solución podria salvar nuestras vidas y el planeta”

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  2. Saludos, estoy con un proyecto entre manos en el que tengo puesto mucho empeño.
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    Un saludo y hasta pronto

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