Fundación Cedha

El desarrollo de baterías de litio es una pieza clave para la transición energética, necesaria para abandonar los combustibles fósiles responsables del cambio climático. Pero esta tecnología enfrenta desafíos tecnológicos a nivel global y propios de Argentina, donde se concentra una importante reserva de este elemento.

Ezequiel Leiva es investigador experto en el desarrollo de nuevas baterías. Dirige el Laboratorio de Energías Sustentables (LAES) de la Universidad Nacional de Córdoba, donde es docente. Además, es investigador superior del Conicet. Fue premio Konex 2023 en Fisicoquímica y Química Inorgánica.

Leiva plantea algunos escenarios posibles en esta área y el rol que debería ocupar Argentina. Además, señala las próxima tecnologías que podrían contribuir a mejorar el uso de las energías sustentables.

¿Cuál es la perspectiva de fabricación de baterías de litio en los próximos 20 años?

Considero que va a haber un boom impulsado por la producción de vehículos eléctricos. Según un estudio de la firma Bloomberg, en 2026 los costos de los vehículos eléctricos y el de los de combustión serán iguales, al menos en la previsión para los países desarrollados. Eso sin duda va a generar un vuelco en la balanza. Los costos de producción de los automóviles eléctricos van a ser fuertemente influenciados por la baja en el costo de las baterías, ya que actualmente el costo de la batería es aproximadamente un 40% del valor del automóvil. Hay países como Noruega que ya están patentando más autos eléctricos que autos de explosión. En China se patentaron alrededor de 6 millones de vehículos eléctricos en 2022. Es un número importante, si pensamos que el parque automotor de Argentina ronda los 15 millones.

¿Cómo debería actuar Argentina con sus reservas de litio frente a ese futuro inmediato?

Se suele decir que el hecho de tener litio no es en sí mismo una ventaja para la fabricación de la batería, dado que la batería contiene otros materiales. Pero si pensamos en América latina, la región posee reservas de todos los minerales necesarios para fabricar la batería de litio de ayer, la de hoy y la de mañana. Desde níquel hasta titanio, y también aluminio, azufre, manganeso, cobre y otros. El diseño de estrategias continentales está fuera del alcance de los científicos, pero esto es algo que nuestros líderes políticos deberían valorar.

¿El país o la región podrían producir baterías sin resignar la exportación de estas materias primas?

También se suele decir que la fabricación de baterías de litio en nuestro país iría en detrimento de nuestra exportación de carbonato de litio. Un cálculo fácil muestra que no es así. Una batería de litio para un vehículo eléctrico actual requiere 20 kilos de carbonato de litio. Supongamos que quisiéramos producir autos eléctricos al ritmo relativo de Alemania, es decir al 13,6 % anual del total de autos. En nuestro país se producen unos 536 mil vehículos, por lo que unos 73 mil deberían ser eléctricos. En total necesitaríamos 1.460 toneladas de carbonato de litio. Y Argentina exporta unas 33 mil toneladas, por lo que ese consumo interno representaría sólo el 4,4% del total exportado. Argentina podría proveer de baterías al mercado interno sin afectar la exportación del litio.

Se habla de sistemas de almacenamiento al pie de centrales de generación eólica y fotovoltaica. ¿Qué tan factible es esto desde el punto de vista económico y técnico?

El almacenamiento de energías sustentables es una posibilidad. Pero no tanto en el almacenamiento masivo sino más a nivel domiciliario. Incluso se habla de una segunda vida de las baterías de litio de los vehículos eléctricos para ser usadas en almacenamiento domiciliario. Almacenar energía de fuentes intermitentes como la eólica y fotovoltaica puede reducir el efecto de los picos de demanda o, inclusive en aquellos sistemas donde hay un costo variable de la energía, se pueden usar para almacenarla cuando la energía es barata y para devolverla a la red cuando estés más cara.

¿Cuáles son los cuellos de botella técnicos que tiene la fabricación de baterías de litio en un país como Argentina?

La maquinaria automatizada necesaria para la fabricación es sin duda el mayor problema. En el proceso de fabricación automatizado de las baterías actuales, hay una etapa que es muy crítica, que es la adición del solvente, típicamente un carbonato orgánico, que tiene que realizarse en una atmósfera inerte, sobre todo sin agua, que es un contaminante fatal en las baterías. Esto requiere de un desarrollo tecnológico que no tenemos actualmente en el país. Hay en desarrollo otros tipos de electrolitos que podrían ayudar a resolver el problema (electrolitos sólidos) pero tienen otros problemas.

Algunos analistas creen que el litio tiene los años contados y que su aporte en el sistema energético será corto, porque vendrán batería de otros elementos o celdas de hidrógeno.

En las aplicaciones móviles el litio difícilmente tenga un rival en tecnología de baterías. Por ejemplo, el sodio es más pesado que el litio; el magnesio y el aluminio tienen problemas de la movilidad de iones, que todavía no han podido resolverse. En algunos años, el sodio sí puede ser un rival del litio en baterías de uso estacionario, donde la densidad de energía del material no sea determinante, sino más bien su costo. Respecto del hidrógeno, hay una serie de problemas que llevan décadas sin resolverse para su uso en aplicaciones en electromovilidad como el costo de las celdas de combustible, ya que el cátodo lleva metales preciosos como platino. También la baja densidad energética del hidrógeno. Para dar una idea, a igual presión, la cantidad de energía que se puede almacenar en hidrógeno es aproximadamente un tercio de la que se puede almacenar en GNC. Además, hay que pensar que la generación de hidrógeno debería realizarse a partir de energías renovables. Para ello hay que abaratar el costo de los electrolizadores actuales.

¿Cómo ha sido la evolución de la batería de litio?

La primera celda comercial de ion-Li aparece a principios de 1991. La densidad de energía de esas baterías era de unos 80 Watts-hora por kilogramo (Wh/kg). Actualmente, las mejores baterías comerciales superan los 300 Wh/kg. Por ejemplo, el automóvil Tesla roadster Sport 2.5 presentado en 2010 tiene una batería de 453 kg, con una capacidad de 53 kilowatt hora y puede desplazarse 393 km. Es decir, que la densidad de energía es de 117 Wh/kg. Las celdas actuales casi triplican esa densidad y permitirían que un auto con una batería de 200 kg, un peso más razonable, podría alcanzar una autonomía de alrededor de 500 km. Sin embargo, no son la mejor opción en el tema seguridad. No ha habido un cualitativo en esta tecnología.

¿Qué estudia Ud y su grupo respecto del litio y del hidrógeno?

En el Laboratorio de Energías Sustentables (LAES) de la Universidad Nacional de Córdoba [http://www.laesunc.com/laes/], estudiamos las baterías de litio desde hace 10 años. Desarrollamos una primera colaboración con la empresa Iturbide, que nos permitió comprender el funcionamiento de estos dispositivos. En una segunda etapa comenzamos una colaboración con Y-TEC en nuevos materiales. Uno de ellos se preparó a partir de sílice (componente de la arena) y azúcar carbonizada. Tiene la virtud de cargarse y descargarse muy rápido, fue objeto de una patente internacional. También estamos trabajando en batería “post ion-litio”. Por ejemplo, baterías de litio-azufre qué usan azufre como material activo para el cátodo. El azufre es abundante y barato, frente a las baterías actuales que usan elementos más caros y contaminantes como níquel y cobalto.

¿Cuánto falta para que estas baterías lleguen al mercado?

Es una tecnología muy importante pero tiene una serie de inconvenientes como la disolución del material del cátodo de azufre y la degradación del ánodo. Son objeto de investigación en todo el mundo. Nosotros ya hemos logrado sintetizar un material para cátodos de batería de litio-azufre a partir de un recurso renovable muy abundante en Argentina, que esperamos patentar pronto.

Especial para Centro de Derechos Humanos y Ambiente (CEDHA)