Grafeno vs litio: el futuro de las baterías automotrices

En un evento en el que se conmemoraba el Día del Futuro, me vi involucrado en un debate no premeditado sobre el futuro de las baterías automotrices con un partidario de las baterías de litio, lo cual me generó la idea de escribir este artículo.

El mercado de las baterías automotrices se estima en más de US$ 45,000 millones, razón por la cual existen demasiados intereses vinculados con la tecnología que lidere la producción mundial.

Desde hace más de 15 años, las baterías de litio vienen siendo empleadas en los automóviles híbridos y en los totalmente eléctricos, desde las variantes de iones-litio con cátodos de óxido de cobalto (LiCoO2) al principio, después sustituidos con los de fosfato de litio y hierro (LiFePO4) y después de óxido de manganeso litiado (LiMn2O4). El mayor problema que presentan para un automóvil eléctrico es su peso: entre 400 y 600 kg, lo cual limita significativamente su autonomía.

Otro aspecto que acaba de convertirse en materia de preocupación es su inestabilidad química, como resultado del incendio y posterior hundimiento, hace unos días, del barco carguero portacontenedores “Felicity Ace” frente a las costas de Portugal, que transportaba 4,000 automóviles de alta gama, casi todos híbridos y eléctricos, que ha puesto todas las miradas en las baterías de litio como principal causante del inicio del fuego.

Por otro lado, la huella ambiental de la extracción de litio es bastante grande en la medida que se extrae principalmente de salmueras, generando un impacto negativo sobre las cuencas aledañas. Si bien el litio es ampliamente empleado en psiquiatría en cantidades muy pequeñas, la intoxicación por exceso de litio causa serios problemas en la tiroides y en los riñones, llegando a causar el coma y eventualmente la muerte.

Por otro lado, el grafeno es una forma alotrópica del carbono, descubierto en el año 2003 por los investigadores de la Universidad de Manchester, Andre Geim y Konstantin Novoselov, que fueron galardonados por este descubrimiento con el Premio Nobel de Física en el año 2010. Forma parte de los nuevos materiales nanoestructurados y tiene muchas propiedades superiores a los metales comunes: pesa menos de 10 veces que el cobre y es 60% mejor conductor que el metal rojo, por ejemplo.

Pero es su gran capacidad de almacenamiento de energía lo que ha hecho que se investigue la posibilidad de producir baterías automotrices de grafeno. Si bien Tesla todavía apuesta públicamente por las baterías de litio (no conocemos sus planes privados, solo los vislumbramos cuando adquieren start-ups tecnológicos), los productores chinos de vehículos eléctricos, en asociación con empresas tecnológicas españolas especializadas en grafeno, ya han comenzado a lanzar modelos, como la SUV Aion V de GAC Group, con una autonomía de 800 Km y con un tiempo de recarga de sólo 8 minutos, que emplea baterías de grafeno, que pesan 30 % menos que sus similares de litio.

Pero ahí no queda todo, la incorporación del grafeno en los vehículos eléctricos no se limitará solo a las baterías, o a los conductores eléctricos. El grafeno es un excelente material estructural, con una resistencia 150 veces superior al acero, pero con una quinta parte de su peso. Un automóvil con chasis y carrocería de grafeno daría a sus ocupantes una máxima seguridad al evitar las deformaciones propias de un choque. Y el grafeno es transparente, por lo que los parabrisas también serían de este material, y serían flexibles con lo cual no serían peligrosos en un impacto.

Desde un punto ambiental, la producción de grafeno es una actividad relativamente neutra, y no afecta las cuencas hidrográficas. Su toxicidad en el ser humano es muy baja, habría que tragarse o inhalar partículas de grafeno para tener consecuencias similares a las afecciones por asbesto. Y también cabe mencionar su estabilidad, ya que no reacciona con el agua o con el oxígeno del aire.

La principal desventaja del grafeno es su costo, el mismo que ha venido bajando en la medida que se vienen generando nuevas tecnologías de producción.

En suma, analizando el futuro del mercado automotriz, las baterías de litio seguirán teniendo mercado, quizás hasta el 2030 o 2035, conjuntamente con otras aplicaciones electrónicas, como los celulares. Pero las baterías de grafeno irán ganando mercado poco a poco, por las ventajas que hemos descrito, y podrían ser el estándar a partir del 2030. Es una pena que el Perú no sea un país con grandes yacimientos carboníferos, como sí los tiene Colombia, con la famosa mina El Cerrejón, una de las más grandes y con los menores costos de extracción.

Pero la ciencia y la tecnología avanzan, y hoy día ya se vienen analizando otros materiales con mejores cualidades incluso que el litio y el grafeno, como el flúor (sí, el mismo de los dentífricos) o el borofeno. Los inversionistas mineros responsables deberían identificar dónde se encuentran los yacimientos de flúor o boro en el Perú. Sabemos que hay flúor en la frontera de Ancash y Huánuco; y boro en los salares de Arequipa. Hoy en día, en flúor, los países líderes son China, México, Mongolia y Rusia; y en boro, Turquía, Chile, China y Argentina. Esas son las oportunidades que trae el futuro.