Rebeca Marcilla, Investigadora Senior de la Unidad de Procesos Electroquímicos de IMDEA Energía, ha obtenido financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC) a través de la convocatoria “ERC-Proof of Concept (PoC)” para avanzar en el desarrollo de un nuevo tipo de batería de flujo redox (RFB). 134 beneficiarios -14 en España, de los cuales 4 están liderados por mujeres- han conseguido financiación Proof of Concept para explorar el potencial comercial o social de los resultados de sus investigaciones previamente financiadas por el ERC. Estos proyectos forman parte del programa de investigación e innovación de la UE, Horizonte Europa.

El proyecto ERC-PoC 3-Phase-BAT implica el desarrollo de un nuevo tipo de batería de flujo que no requiere el uso de membrana, ya que los electrolitos se separan por termodinámica eliminando la necesidad de una barrera física. Además, las especies de vanadio se sustituyen por compuestos redox orgánicos que son abundantes, menos costosos y presentan propiedades configurables, abordando así la problemática del elevado coste y el bajo rendimiento de algunos componentes de estas baterías, así como la disponibilidad limitada de los materiales, que hasta el momento obstaculizan la adopción generalizada de las RFP en el mercado.

En concreto, 3-Phase-BAT propone el uso de un sistema líquido inmiscible trifásico, en el que las fases superior e inferior sirven como electrolitos redox, separados por una fase líquida intermedia electroquímicamente «inerte» que sustituye a la costosa membrana de intercambio iónico.

Esta nueva tecnología se basa en los conocimientos adquiridos en el proyecto MFreeB ERC-CoG dirigido por Rebeca Marcilla, dedicado a las RFB sin membrana que utilizan sistemas bifásicos inmiscibles.

El proyecto ERC-PoC 3-Phase-BAT pretende abordar los retos relacionados con la baja eficiencia y la limitada densidad energética de las baterías mediante la incorporación de una tercera fase intermedia inmiscible, que evita de forma eficaz la perjudicial autodescarga que suele observarse en la tecnología de baterías de flujo sin membrana.

Esta ERC-PoC ofrece por tanto una gran oportunidad para validar esta novedosa tecnología, explorar el escalado como parte del proceso de transferencia de tecnología, y definir una vía de explotación para la transición de la tecnología 3-Phase-BAT del laboratorio a la industria, con el objetivo de acelerar el acceso al mercado en un plazo de cinco años.

En un mundo cada vez más comprometido con mitigar el cambio climático, el transporte juega un papel crucial en la búsqueda de soluciones sostenibles. Un reciente estudio de IMDEA Energía (Unidad de Análisis de Sistemas), Innovation Tree (iTree) y Talgo ha analizado la viabilidad ambiental de piezas de tren fabricadas con materiales reciclados, aportando resultados prometedores en la mejora del desempeño ambiental del ferrocarril.

El ferrocarril, uno de los medios de transporte más sostenibles según la Agencia Internacional de Energía, enfrenta el reto de seguir reduciendo su huella ambiental. Este estudio aborda una problemática clave: reducir el peso de los trenes para disminuir su consumo energético y/o aumentar su capacidad de carga en términos de masa y pasajeros.

Hasta el momento han sido pocos los estudios que aplican análisis del ciclo de vida (ACV) para evaluar la idoneidad de materiales ligeros. Menos aún consideran el uso de materiales reciclados, una propuesta que fomenta la economía circular y la sostenibilidad a largo plazo.

En este contexto, el proyecto ha evaluado piezas de tren fabricadas con fibra de carbono reciclada, usadas en el engranaje de rodadura y la carrocería. Los investigadores analizaron el impacto ambiental de estas piezas en comparación con las convencionales y estudiaron cómo influiría su uso en el rendimiento del tren a largo plazo revelando que, aunque la producción inicial de piezas con fibra de carbono reciclada tiene un impacto ambiental superior al de las piezas convencionales, este incremento es ampliamente compensado durante la fase de uso del tren gracias a la reducción de su peso. Esto se traduce en un menor consumo energético y una huella de carbono significativamente más baja.

Además, los autores destacan que la optimización del proceso de reciclaje podría potenciar aún más los beneficios de esta innovación. La reducción del consumo de energía y reactivos durante el reciclaje de la fibra de carbono es un objetivo clave para mejorar la viabilidad de estos componentes en el futuro.

En la era digital, los dispositivos electrónicos han pasado a ser elementos imprescindibles en nuestra vida cotidiana, desempeñando un papel clave en ámbitos como la comunicación, el trabajo, la educación y el entretenimiento. Sin embargo, el uso generalizado y creciente de estos equipos ha provocado un aumento exponencial en la generación de residuos electrónicos, conocidos como RAEE (residuos de aparatos eléctricos y electrónicos).

Entre otros componentes, teléfonos móviles, ordenadores y electrodomésticos en general contienen una gran cantidad de plásticos. Se estima que los plásticos representan aproximadamente el 20 % del peso total de los residuos electrónicos.

Si bien los metales presentes en estos aparatos suelen acaparar la atención en los procesos de recuperación, los plásticos desempeñan un papel fundamental en su fabricación y funcionalidad. Sin embargo, al final de su vida útil, estos plásticos suelen convertirse en un desafío ambiental que urge solucionar.

Muchos de estos plásticos son difíciles de reciclar debido a su composición compleja. Contienen aditivos, como halógenos (especialmente compuestos de cloro y bromo), que se utilizan en la fabricación de carcasas, cables, componentes y retardantes de llama. Estos compuestos no sólo dificultan el reciclaje, sino que también son tóxicos y persistentes en el medio ambiente, contaminando suelos, aguas y aire.

¿Por qué no se reciclan los plásticos de los RAEE?

El reciclaje mecánico, el método más común para procesar plásticos, se basa en triturar y reprocesar los materiales para crear nuevos productos. Este proceso requiere que los plásticos sean de un solo tipo, estén limpios y no presenten degradación.

Sin embargo, los plásticos de este sector no cumplen estas condiciones. Son mezclas heterogéneas, a menudo contaminadas con otros materiales y deterioradas tras su uso. Además, la presencia de aditivos halogenados complica aún más su reciclaje mediante métodos convencionales.

Ante este desafío, la investigación científica busca soluciones innovadoras para el reciclaje de plásticos de RAEE. En IMDEA Energía, estamos explorando procesos termoquímicos, como la pirólisis y la hidropirólisis, para transformar estos plásticos difíciles de reciclar en productos valiosos eliminando los halógenos presentes.

Obtención de productos de alto valor

La pirólisis descompone los residuos plásticos a altas temperaturas en ausencia de oxígeno, generando tres productos principales: aceites, gases y una fracción sólida llamada char. Los aceites obtenidos son la fracción de mayor valor, y pueden ser utilizados como combustible para el transporte o como materia prima para la producción de nuevos plásticos.

La hidropirólisis, por su parte, añade hidrógeno al proceso, lo que facilita la eliminación de impurezas y mejora la calidad de los productos obtenidos.

Para optimizar la hidropirólisis utilizamos catalizadores, materiales que potencian las reacciones químicas y aceleran la eliminación de halógenos hasta niveles inferiores al 0,001 % en peso en los aceites producidos. Este bajo contenido permite su utilización en aplicaciones industriales sin riesgo de desactivar los catalizadores empleados en refinerías modernas, ni de provocar daños por corrosión en las instalaciones.

Nuestra investigación en IMDEA Energía se centra en optimizar diferentes parámetros del proceso de hidropirólisis, como la configuración del reactor, la temperatura, la presión y el tipo de catalizador, para lograr la máxima eficiencia en la eliminación de halógenos y la obtención de productos de alto valor añadido. Este trabajo se enmarca en el proyecto NONTOX, que aborda el desafío del reciclaje de plásticos de RAEE desde una perspectiva científica y social.

Gracias a estas técnicas, es posible transformar plásticos no reciclables en productos valiosos, mientras se eliminan sustancias peligrosas. Este enfoque tiene el potencial de reducir significativamente la contaminación por plásticos y dar una segunda vida a los residuos eléctricos y electrónicos obteniendo productos de alto valor añadido.

No obstante, aunque los resultados son prometedores, aún quedan algunos retos por resolver. Es necesario escalar el proceso, optimizar su coste económico y mejorar aún más la eficiencia y estabilidad del catalizador para garantizar su viabilidad a gran escala.

La investigación en IMDEA Energía está impulsando nuevas formas de reciclar plásticos provenientes de residuos eléctricos y electrónicos, promoviendo una gestión más sostenible de estos materiales. A largo plazo, estas innovadoras soluciones tienen el potencial de reducir significativamente la contaminación por plásticos y optimizar el aprovechamiento de los recursos presentes en los residuos electrónicos, contribuyendo así a la construcción de un futuro más limpio y sostenible.

ARTÍCULO DISPONIBLE EN THE CONVERSATION.

El próximo 3 de diciembre a las 10:0 horas tendrá lugar la defensa pública de la tesis doctoral de Sergio Morales Palomo desarrollada en la Unidad de Procesos Biotecnológicos de IMDEA Energía y dirigida por Elia Tomás Pejó, responsable actual de este área, y Cristina González Fernández, Investigadora Senior Asociada.

La defensa tendrá lugar en la Sala de Grados de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Complutense de Madrid.