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Este material, utilizado hasta ahora principalmente para generar electricidad de forma sostenible, podría convertirse en un componente clave para baterías más eficientes y menos contaminantes.
Las cáscaras de arroz, el recubrimiento externo que protege los granos, contienen una forma única de carbono conocida como «carbono duro». Este material presenta propiedades que superan a las del grafito convencional, utilizado en los electrodos de baterías de ion-litio y sodio. Según los investigadores, el carbono duro derivado de las cáscaras de arroz tiene el potencial de casi duplicar la densidad energética de estas baterías, un avance significativo frente a las opciones actuales.
Lo que hace este descubrimiento aún más notable es el método de obtención del carbono duro. Hasta ahora, se pensaba que solo podía producirse calentando biomasa a temperaturas extremadamente altas (cerca de 1.200 °C) en ausencia de oxígeno, un proceso costoso y con una elevada huella de carbono. Sin embargo, los científicos demostraron que las cáscaras de arroz pueden generar este material a través de la combustión directa, un método más sencillo y sostenible.
Además de ofrecer una alternativa más eficiente al grafito, este enfoque tiene un impacto positivo desde el punto de vista ambiental. Actualmente, el grafito para baterías suele importarse de países como China y México, y su producción genera entre cinco y diez toneladas de CO₂ por cada tonelada de grafito de calidad para baterías. En contraste, el carbono duro obtenido de las cáscaras de arroz no solo es localmente accesible, sino que también reduce drásticamente las emisiones de carbono.
“La combustión de las cáscaras de arroz es neutra en carbono, ya que el CO₂ liberado es el mismo que las plantas absorbieron durante la fotosíntesis”, explicó Richard Laine, profesor de la Universidad de Michigan y autor principal del estudio.
Con más de 775 millones de toneladas de arroz cosechadas cada año en el planeta, el potencial para escalar esta tecnología es significativo. Según los investigadores, el subproducto de la combustión, que actualmente se destina a rellenos sanitarios en su mayoría, podría transformarse en un recurso valioso para atender la creciente demanda de baterías en sectores como los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energías renovables.
El equipo de la Universidad de Michigan también encontró que las cenizas de cáscaras de arroz tienen aplicaciones más allá de las baterías. Este material contiene cerca de un 90% de sílice, una sustancia clave para producir silicio de alta pureza utilizado en celdas solares y semiconductores. A través de un proceso de despolimerización, los investigadores lograron extraer parte de esta sílice, dejando un residuo compuesto en un 60-70% por carbono.
Cuando analizaron este carbono residual, descubrieron que, a pesar de su apariencia amorfa, contenía pequeñas islas de grafito a escala nanométrica, características que le confieren propiedades únicas para aplicaciones en baterías.
Las pruebas realizadas con el carbono duro derivado de cenizas de cáscaras de arroz revelaron resultados sorprendentes: la capacidad de almacenamiento de litio en este material supera los 700 mAh por gramo, casi el doble de lo que puede almacenar el grafito convencional (370 mAh por gramo). Esto significa que las baterías fabricadas con este material no solo durarían más, sino que también podrían hacer más eficientes los dispositivos que las utilicen.
El equipo ya ha solicitado protección de patente para esta innovadora tecnología y está en búsqueda de socios industriales para llevarla al mercado. “Esto no solo es un paso adelante para las baterías, sino una oportunidad para transformar un residuo agrícola en un recurso esencial”, concluyó Laine.
Este avance subraya el potencial de la bioeconomía para generar soluciones innovadoras y sostenibles frente a los desafíos globales. Aprovechar un subproducto como las cáscaras de arroz no solo contribuye a la economía circular, sino que también ofrece una alternativa más limpia y económica para una industria en pleno crecimiento.
Con iiciativas como esta, el camino hacia un futuro más verde y eficiente parece cada vez más tangible. Mientras tanto, las cenizas de cáscaras de arroz, ese humilde residuo agrícola, se perfilan como una pieza clave en el rompecabezas de la transición energética global.
Bioeconomia
