La revalorización de los residuos están a la orden del día. Ya sea para fabricar tableros de madera o para crear nuevos materiales biodegradables para ecodiseñar muebles efímeros, repensar un uso alternativo a los residuos locales más abundantes ha demostrado ser una solución innovadora y sostenible. En Argentina, Florencia Jerez ha conseguido hacer eso mismo: ha logrado aprovechar la yerba mate lavada —o usada— para generar carbón activado, un material de electrodos en supercondensadores.

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Los argentinos consumen, según los datos más recientes del Instituto Nacional de Yerba Mate (INYM), 275.809.497 kg de yerba mate (Ilex paraguariensis). Este producto, un orgullo de los pueblos herederos de los guaraníes y otros grupos indígenas de la zona, ha demostrado tener un principio activo, los taninos, que son muy útiles para la fabricación de carbón activado.

Pero, ¿cómo es posible convertir yerba mate usada en baterías? “Todo empieza en el año 2019, cuando empezamos a buscar nuevos materiales como emergentes en el mundo para el almacenamiento de energía”, explica Florencia Jerez, ingeniera de materiales e investigadora principal de esta iniciativa. “Nos dimos cuenta de que había una cantidad importantísima de yerba mate usada que acababa directamente en la basura o que se compostaba”. Y así fue cómo se les ocurrió destinarla a otros usos.

Cuenta que la revalorización de residuos para reconvertirlos en baterías no algo nuevo, ya se estaba haciendo en Europa. Siguiendo la estela del avance científico europeo, que “generalmente cuenta con más recursos”, realizó una estancia de investigación en la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), que después continuó en el Instituto IMDEA Energía, donde pudo realizar ensayos sobre prototipo final y su potencial para almacenar energía. Gracias a una beca de la Fundación Carolina, Jerez tuvo la oportunidad de trabajar codo con codo junto a los investigadores Pilar Herrasti y Enrique García-Quismondo entre abril y junio de este año. 

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La carrera de esta talentosa ingeniera de materiales, tal como reivindica en declaraciones a ENCLAVE-ODS, ha sido gracias a las oportunidades que ofrecen las becas y ayudas públicas. Actualmente, su investigación depende de tres entidades —también públicas— también que colaboran estrechamente: el grupo de Investigación Tecnológica en Electricidad y Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería de Olavarría (INTELYMEC), la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Centro (Unicen), el Organismo dedicado a la promoción de la ciencia y la tecnología en la Argentina (COCINET). 

"Carbón activado"

Jerez detalla cómo se desarrolla todo el proceso de la yerba mate hasta convertirse en un supercapacitor. "Recolectamos la yerba mate lavada de las oficinas —o los residuos de la industria—, como si recuperáramos los saquitos de té o la borra —broza— del café, la untamos y la dejamos en una estufa", explica. En esta primera etapa se busca reducir el contenido de agua de la yerba mate lavada.

Residuo de la yerba mate en dos bandejas, durante la primera fase en el laboratorio. Florencia Jerez (Cedida)

Una vez seca, "se introduce en un horno, se quema y se produce un carbonizado que se pone en contacto con un agente químico que carcome la superficie carbonizada", continúa explicando la ingeniera. Al final de este paso, "se forma muchos agujeros en la superficie del residuo". 

Carbón activado de yerba mate molido, durante la segunda fase en el laboratorio.

Después, "se vuelve a quemar". Y, por último, "se lava para eliminar el agente químico". "Es sencillo, ¿no?", dice Jerez, convencida. El resultado final es un carbón activado que es lo que "le da su propiedad para almacenar energía en los supercapacitores". 

Electrodos circulares con el carbón activado de yerba mate ya cortados para ensamblar un supercapacitor. IMDEA Energía (Cedida) Madrid

"Rastrojo de trigo, poda y desechos del olivo, el bagazo de la cebada, o los tallos y hojas del cannabis", enumera Jerez. Las posibilidades que tienen ciertos residuos lignocelulósicos para generar carbón activo no son pocas. Y señala que "varias empresas han mostrado su interés en darle una salida a los residuos". 

Supercapacitor rectangular flexible. Parte exterior cinta de cobre maleable, en el interior posee carbones activados derivados de poda de olivo. (Cedida)

Supercapacitores "orgánicos"

El carbón activado resultante de este proceso de conversión se emplearía como material de electrodos en supercapacitores, dispositivos de almacenamiento de energía que se utilizan de manera complementaria a las baterías. "Los supercapacitores se pueden encontrar en las baterías de los celulares, en los coches eléctricos o en cualquier producto que necesite balancear el suministro de energía", aclara Jerez. Este tipo de pilas, también llamadas ultracondensadores, "almacenan y entregan energía rápidamente". 

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Se ha demostrado que el uso combinado de las tecnologías de almacenamiento de los supercapacitores y las baterías reduce el coste y el tamaño del sistema original, además de mejorar el suministro de energía. Además, extiende la vida útil de los sistemas de almacenamiento. "Con estos sistemas híbridos podemos alargar la vida útil de la batería hasta dos años", cuenta Jerez. En una era marcada por la transición ecológica y el empleo cada vez más común de energías renovables, estos sistemas podrían ser determinantes para inyectar energía en la red eléctrica. 

Los supercapacitores comerciales generalmente aprovechan el carbón activado de los residuos de industrias de materiales orgánicos duros, como la cáscara del cacahuete (y el coco) o las cortezas y raíces de los árboles. "Por eso, nuestra idea es diversificar un poco lo que son los residuos que se utilizan por otros derivados de materiales más blandos y con otras propiedades, como la yerba mate o el trigo, que todavía no se utilizan a nivel industrial, explica Jerez.

En la actualidad, una vez demostrado el potencial de la yerba mate para la fabricación de supercapacitores, los investigadores están buscando entidades públicas o privadas interesadas en escalar la iniciativa. "Necesitamos una planta piloto para procesar el material a mayor escala", explica. Con eso, podrán "extraer los parámetros y estimar la factibilidad de escalarlo a nivel industrial". 

"Las aplicaciones potenciales del carbón activado son muy valiosas", sentencia Jerez.