Científicos convierten cáscaras de cangrejos y camarones en gel para almacenar energía: una batería logró 99,7% de eficiencia
Un residuo abundante de la industria pesquera promete revolucionar el almacenamiento energético. Científicos de la Universidad de Maryland y la Universidad de Houston crearon un electrolito biodegradable con quitosano —sustancia extraída de caparazones de cangrejos y camarones— para integrarlo en una batería recargable de zinc.
El prototipo mantuvo estable el ánodo metálico durante más de 1.000 ciclos, con una eficiencia coulómbica del 99,7%. Según la investigación divulgada en la revista científica Matter, este porcentaje no significa que el dispositivo transforme en electricidad el 99,7% de toda la energía que recibe, sino que recuperó casi la totalidad de la carga movilizada en las pruebas del electrodo.
¿Cómo transformaron cáscaras de crustáceos en gel para almacenar energía?
Investigadores de la Universidad de Maryland aprovecharon la quitina de los exoesqueletos de camarones, cangrejos y langostas para desarrollar baterías sustentables. Mediante desacetilación química, convirtieron ese biopolímero en quitosano, un derivado soluble y maniobrable. “La fuente más abundante de quitosano son los exoesqueletos de crustáceos, incluidos cangrejos, camarones y langostas, que pueden obtenerse fácilmente de los desechos de mariscos”, explicó Liangbing Hu, autor principal del trabajo.
El equipo combinó dicho compuesto con iones de zinc para sintetizar un electrolito en forma de gel. Esta sustancia facilita el transporte iónico entre electrodos durante las fases de carga y descarga eléctrica. Según el estudio publicado en ScienceDirect, la mezcla alcanzó una elevada conductividad de Zn²⁺, firmeza mecánica y notable afinidad con las moléculas de agua, aspectos indispensables en celdas acuosas.
La red del biomaterial previno además la formación de dendritas, protuberancias metálicas que causan cortocircuitos al depositarse de forma irregular sobre el ánodo. El nuevo medio promovió la acumulación de plaquetas hexagonales paralelas y homogéneas, lo cual redujo la degradación del dispositivo y minimizó las reacciones secundarias en la superficie.
¿Cómo la batería de quitosano alcanzó el 99,7% de eficiencia en laboratorio?
Las pruebas científicas registraron un rendimiento coulómbico del 99,7% en el ánodo luego de sobrepasar los 1.000 ciclos con una densidad de flujo eléctrico de 50 mA/cm². Esa métrica coteja la energía recuperada frente a la inyectada originalmente: un valor próximo al 100% refleja mínimas fugas energéticas por interacciones químicas indeseadas, según detalla la publicación académica Matter.
El equipo de investigación evaluó celdas integrales a velocidades operativas de hasta 20C —equivalentes a 40 mA/cm²—, las cuales sostuvieron una operatividad estable durante 400 ciclos a 2C. Esta innovación surge como una opción viable para el almacenamiento de energía renovable proveniente de plantas solares o eólicas, si bien permanece en etapa experimental de desarrollo prototípico.
El estudio sobre el impacto ambiental reveló que organismos del terreno degradaron totalmente el electrolito orgánico en unos cinco meses, rasgo que otorga sustentabilidad a dos terceras partes del dispositivo, mientras el zinc sobrante admite reutilización. “En el futuro, espero que todos los componentes de las baterías sean biodegradables. No solo el material, sino también el proceso de fabricación de los biomateriales”, afirmó Hu, especialista de la Universidad de Maryland, quien precisó que aún deben analizarse los costos, la escala industrial y el comportamiento de campo.