Primero fabricar cerveza, luego almacenar energía
Químicos crean materiales de carbono para un dispositivo de almacenamiento de energía a partir de residuos de cervecería
Los sistemas modernos de almacenamiento de energía son un componente importante para un futuro respetuoso con el clima. "Moderno" significa no sólo que su rendimiento satisface las exigencias de una sociedad de alta tecnología, sino también que puede producirse y reciclarse de forma sostenible. En la búsqueda de nuevos recursos, los científicos dan a veces con materias primas sorprendentes, como los residuos de las fábricas de cerveza. Químicos de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, junto con colegas españoles, han probado el grano de cerveza usado como biofuente para producir materiales destinados a sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía. Obtuvieron carbón, que puede utilizarse como electrodo en baterías, y carbón activado como material de electrodo para supercondensadores. Para sus experimentos, los químicos utilizaron residuos de la "Papiermühle", un hotel, restaurante y cervecería de Jena.
Químicos de la Universidad de Jena utilizan granos de cerveza como recurso biológico para la fabricación de sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía.
Christian Leibing
Los investigadores desarrollaron un método con el que produjeron materiales carbonosos adecuados para aplicaciones de almacenamiento. En el caso del carbón activado, maximizaron la superficie y optimizaron el tamaño de los poros de los materiales. Cuando se utilizan como electrodos en supercondensadores, estos carbones garantizan una capacitancia muy elevada y permiten fabricar un dispositivo con alta densidad energética.
Granos usados de cervecería ampliamente disponibles
Pero, ¿por qué eligieron los residuos de cervecería? "Llevamos varios años investigando la idoneidad de distintas materias primas biológicas para fabricar materiales que contengan carbono, que utilizamos para crear dispositivos de almacenamiento de energía", explica el profesor Andrea Balducci, de la Universidad de Jena. "Y los residuos de cervecería cumplen criterios importantes para ello: su composición química es, en principio, muy adecuada para las aplicaciones que perseguimos. Además, los granos usados de cervecería están disponibles en grandes cantidades: en la Unión Europea, por ejemplo, se produjeron alrededor de 6.800 millones de toneladas en 2019, 1.500 millones de ellas solo en Alemania. Las fábricas de cerveza también están bien distribuidas por todo el país, lo que hace que los residuos estén fácilmente disponibles, por lo que no son necesarios largos viajes para obtener las materias primas." Los investigadores de Jena pudieron abastecerse de los granos usados de una cervecería local para sus experimentos.
Aunque los residuos de las cervecerías son abundantes, la comunidad científica les ha prestado poca atención hasta ahora, afirma Balducci. El carbón activado para supercondensadores, por ejemplo, se obtiene actualmente sobre todo de cáscaras de coco. Esto podría cambiar en el futuro, aunque se necesita más investigación. "Este tipo de residuos podría ser una opción interesante para producir materiales para supercondensadores si se pueden optimizar más ciertos factores, como el coste o la composición química de la materia prima", añade Balducci. "Trabajaremos en nuevos proyectos para comprender mejor las ventajas y limitaciones del uso de este material abundante, de modo que luego pueda utilizarse más ampliamente en la producción de almacenamiento de energía sostenible".
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Publicación original
S. Darlami Magar, C. Leibing, J. L. Gόmez-Urbano, R. Cid, D. Carriazo, A. Balducci: „Brewery waste derived activated carbon for high performance electrochemical capacitors and lithium-ion capacitors“, Electrochimica Acta, 2023.
S. D. Magar, C. Leibing, J. L. Gόmez-Urbano, D. Carriazo, A Balducci: “Brewers’ spent grains derived carbon as anode for alkali metal ion batteries”, Energy Technology, 2200379, (2022).
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