Bateriak dira trantsizio energetikoaren gakoetako bat: elektrifikaziorako joera handitzen ari den heinean, igotzen ari da eskaera, eta zorrozten, orobat, prestazioak. Baterien inguruko ikerketan, nabarmena da material jasangarriagoak erabiltzeko erabakia, segurtasuna bermatzeko kezka eta energia gero eta gehiago pilatzeko premia, besteak beste. Eta hiru horiek dira Nuria Garcia-Araez kimikari eta Southamptongo Unibertsitateko (Erresuma Batua) katedradunaren ikerketa ildoetako batzuk. Garcia-Araez Bilbon izan da berriki, BCMaterials material berrien ikerketa zentroak eta EHUko Zientzien Fakultateak antolatutako elektrokimikaren inguruko kongresu batean.
Jasangarritasunari dagokionez, materialen ordezkapenarekin esperimentatzen ari dira, kasu baterako. Baterietako asko fabrikatzeko, kobaltoa erabiltzen da, baina «urria da, eta Kongon ekoizten da, sarri modu txarrean», ikerlariak nabarmendu duenez; beraz, ezinbestekotzat du beste iturri batzuetara jotzea. Garcia-Araezen taldea, zehazki, baterietako kobaltoaren parte handi bat nikelarekin ordezkatzen ari da —Cambridgeko Unibertsitatearekin (Erresuma Batua) ari dira lanean ildo horretan—. Ikerlariak baieztatu duenez, nikelak ondo funtzionatu du ibilgailu elektrikoetarako baterietan —proiektua aplikazio horretara bideratuta dago—, baina halako bateriek bizitza erabilgarri laburragoa dute, azkarrago hasten baitira degradatzen.
Motiboa atzeman dute jada: identifikatu dute zein diren «degradazio mekanismoaren» aurreneko erreakzioak eragiten dituzten molekulak. «Nikelean aberatsak diren materialek erronka hau dakarte: oxidoak dira, eta erraz bilakatzen dira oxigeno; oxigeno horrek baterietako disolbatzaileetako batekin erreakzionatzen du —etileno karbonatoarekin—, erreakzio sekundario mordo bat eragin, eta horiek kalte egiten diote bateriari». Hori horrela, etileno karbonatoa ordezkatu egiten dute, baita baterietan erabiltzen den gatz ohikoena ere —orobat degradatzen baita baldintza horietan—, erreakzioen katea abiatu ez dadin.
«Litio eta sufrezko bateriak garatzen direnean, kontuan hartuta energia asko sortzen dutela masa unitate bakoitzeko, hegan egiten duten tresnetan erabiliko dira: sateliteetan, droneetan...»
NURIA GARCIA-ARAEZSouthamptongo Unibertsitateko ikerlaria
Litioa da beste jomugetako bat; zehazki, hura eskuratzea. «Bateria mordo bat egitea denez asmoa, litio asko behar dugu», gogoratu du. Baina gutxi batzuk dira litioaren iturri nagusiak: horietako bat da Litioaren triangelua deritzona; alegia, Argentina, Txile eta Bolivia. Hala, Argentinako ikerlari batzuekin elkarlanean ari dira litioa beste leku batzuetatik atera ahal izateko, ustiapenak ingurumenari kalte egin ez diezaion. Izan ere, iturri naturaletan, litioa beste elementu batzuekin nahastuta dago (sodioa, magnesioa, potasioa...), eta bereizi behar izaten da. «Baterien material klasikoak erabil daitezke litioa bahitzeko», laburbildu du ikerlariak: material horietako batzuek zulo txikiak dituzte egitura kristalografikoan, eta zulootan litio ioiak baino ez dira kabitzen; hala, galbahe gisa erabiltzen dituzte. «Balio du litioa modu jasangarriago batean ekoizteko —ez baituzu hondakinik sortzen—, baita bateriak birziklatzeko ere, litioa bereizteko oso metodo ona baita».
Energia eta segurtasuna
Ordezkaezina al da litioa? Ez du zertan. Izan ere, aplikazio guztiek ez dute energia gordetzeko ahalmen bera behar. Sodio ioizko bateriekin ere ikertzen ari da Garcia-Araezen taldea: litiozkoek baino energia dentsitate txikiagoa dute, baina egokiak dira funtzio jakin batzuetarako. «Txinan, adibidez, motor bizikletetan erabiltzen dituzte». Eta, eskala askoz handiago batean, litiozko bateria klasikoek baino dentsitate energetiko handiagoko aldaerak ere lantzen ari dira: litio eta sufrezko bateriak. Energia askoz handiagoa eman dezakete, eta tenperatura beroagoan funtzionatu. «Baina oso konplikatua da ondo funtzionaraztea: hau da, energia itzulgarria izan dadila, ziklo asko izan ditzala...».
Litio eta sufrezko baterien bizitza erabilgarria luzatzeko, hainbat disolbatzaile aztertzen ari dira. «Fluorra duten disolbatzaile mota batzuek erreakzionatzen dutenean, estalki egonkorragoa eta babesgarriagoa sortzen dute». Dena den, hasierako garapen faseetan daude, ohartarazi duenez; eta, hortaz, aplikazioak oso espezifikoak dira, oraingoz. «Garatzen direnean, kontuan hartuta energia asko sortzen dutela masa unitate bakoitzeko, hegan egiten duten tresnetan erabiliko lirateke aurrena: sateliteetan, droneetan...». Alegia, pisu gutxiagoko bateriak eskatzen dituzten aplikazioetan.
Jasangarritasuna ez da bateriei lotutako kezka bakarra, hala ere: segurtasunak ere jakin-mina pizten du. Argi utzi du ikerlariak: oro har, bateriak seguruak dira; arazoa erabileran legoke. «Energia gordeta dagoenean, aska daiteke; beraz, bateriak kontuz erabili behar ditugu. Tolesten baditugu, edo patrikan sartu, edo behar baino gehiago kargatu...». Edozelan ere, bateria guztiek dituzte segurtasun neurriak, baina gehiago txerta daitezke.
Alde horretatik, osagai zeramikoak erabiltzen ari dira bateriak gehiegi berotu ez daitezen. Garcia-Araezek esplikatu duenez, material zeramikoak inerteak dira —hau da, ez dute erreakzionatzen—, eta mekanikoki oso sendoak. Gainera, elektrizitatea eroaten dute giroko tenperaturan, baina, berotzen direnean, isolatzaile bilakatzen dira; hortaz, eten egiten dute bateriaren funtzionamendua —eta, beraz, galarazi egiten dute bateria berotzen jarraitzea—. «Bateria berotzea da istripuen abiapuntua», argitu du ikerlariak. «Hondatzen hasten da, eta gasak sor daitezke; are, eztandak ere gerta litezke».
