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Aug 01, 2023

¿Cómo son las “mejores” baterías?

No sólo son más fuertes y duraderos. Para impulsar la economía de energía limpia, también deben ser sostenibles. El propietario de un vehículo eléctrico utiliza una aplicación para seguir el progreso de su carga en un aparcamiento

No sólo son más fuertes y duraderos. Para impulsar la economía de energía limpia, también deben ser sostenibles.

El propietario de un vehículo eléctrico utiliza una aplicación para monitorear el progreso de su carga en un estacionamiento en Cold Spring Harbor, Nueva York, el 6 de abril de 2023.

Nicole Millman para NRDC

Este verano, durante tres semanas, el presidente Biden y miembros de su administración estuvieron de viaje. En 20 estados, desde Hawái hasta Vermont, hicieron correr la voz sobre inversiones por valor de más de un billón de dólares en agricultura, manufactura, atención médica y (los verdaderos titulares del viaje por carretera) energía limpia e infraestructura.

Durante su gira de una semana por el sureste del país, la Secretaria de Energía, Jennifer Granholm, optó por conducir ella misma de parada en parada. ¿Por qué? El automóvil que conducía funciona completamente con batería y, durante los próximos siete años, tres de los estados que visitó (Georgia, Carolina del Norte y Tennessee) están preparados para convertirse en importantes centros de fabricación de baterías para vehículos eléctricos (EV). "Queríamos venir al Sur porque los empleadores están viniendo al Sur", dijo Granholm mientras visitaba una planta de procesamiento de litio en Carolina del Norte que recientemente recibió una subvención de 150 millones de dólares del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). "Quería venir al Sur porque el presidente está realmente interesado en garantizar que todos los rincones de Estados Unidos se beneficien de esta agenda". Hasta ahora, la administración Biden ha invertido casi 3 mil millones de dólares en baterías. En octubre pasado, el DOE anunció que otorgaría 2.800 millones de dólares en subvenciones, disponibles a través de la Ley de Infraestructura Bipartidista, para impulsar la fabricación nacional de baterías para su uso en vehículos eléctricos y la red eléctrica. Y apenas el mes pasado, el departamento anunció que reservaría 192 millones de dólares para crear un consorcio de investigación y desarrollo de baterías avanzadas y, al mismo tiempo, seguiría financiando el Premio al Reciclaje de Baterías de Iones de Litio, que se introdujo hace cuatro años para ayudar a construir un mercado para tecnologías que Disminuiría la dependencia estadounidense de los componentes de baterías importados. Estos pasos para mejorar nuestra tecnología de baterías serán esenciales para lograr el objetivo de la administración de hacer la transición a una economía neta de cero emisiones para 2050.

Mike Ferry, del Centro de Investigación Energética de la Universidad de California en San Diego, muestra un banco de baterías de iones de litio para almacenamiento de energía en la red en la UCSD el 16 de septiembre de 2022, en La Jolla, California. En el pico de la temporada de olas de calor, estas baterías pudieron inyectar 3.300 megavatios a la red eléctrica.

Sandy Huffaker/AFP vía Getty Images

Más información: vehículos eléctricos

Muchos de nosotros ya dependemos de las baterías para que nuestros teléfonos y portátiles funcionen sin problemas, pero las baterías desempeñan un papel mucho más importante en la lucha contra la crisis climática. De hecho, son esenciales para la descarbonización de nuestros sectores de energía y transporte.

La red ayuda a que la electricidad llegue a donde necesita estar, pero no almacena energía. Un combustible fósil como el carbón “almacena” energía en su forma sólida, que puede quemarse según sea necesario. Sin embargo, esto no sólo genera emisiones de gases de efecto invernadero, sino también grandes cantidades de contaminación atmosférica nociva, a menudo en comunidades de bajos ingresos y de color. Mientras tanto, la energía limpia generada por la energía solar y eólica debe usarse de inmediato, pero la demanda máxima no siempre coincide con las condiciones máximas de sol o viento.

Aquí es donde entran las baterías. Nos dan la capacidad de almacenar energía limpia y la opción de liberarla a la red cuando sea necesario. Los sistemas de baterías a gran escala harían que las fuentes renovables fueran aún más atractivas y, en última instancia, acelerarían su suplantación de los combustibles fósiles sucios. Su potencial es enorme. Pero como tecnología incipiente, la producción de baterías para energía renovable está experimentando algunos contratiempos, incluida la obtención de los materiales necesarios, retrasos en la fabricación y costos.

Sin embargo, para 2030, la capacidad mundial de almacenamiento de baterías a escala de red podría más que cuadriplicarse hasta alcanzar unos 135 gigavatios. Mientras tanto, la Agencia Internacional de Energía (AIE) proyecta que los vehículos eléctricos alimentados por baterías representarán más de un tercio de las ventas mundiales de automóviles.

Además de la tecnología y la producción de baterías, los próximos siete años también serán cruciales para el clima. Si queremos limitar el aumento de la temperatura promedio global a no más de 1,5 grados Celsius (como debemos hacer para evitar los impactos más devastadores del cambio climático), entonces las naciones del mundo deben reducir nuestras emisiones totales colectivas de gases de efecto invernadero a la mitad en 2030. Esta es solo una de las razones por las que la administración Biden está invirtiendo tanta inversión en investigación y desarrollo de baterías.

Charcos de salmuera de litio de color turquesa en la mina de litio Silver Peak en Nevada

imágenes falsas

La gran mayoría de las baterías utilizadas para los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía de la red son actualmente baterías de iones de litio. Además del metal del mismo nombre, estas baterías suelen contener níquel, manganeso, grafito y cobalto. La extracción de estos componentes, cuando se realiza de manera irresponsable, conlleva elevados costos para la salud humana y el medio ambiente. Como cualquier proceso extractivo, la minería del litio puede tener importantes impactos en las comunidades, los ecosistemas y los suministros de agua locales. De hecho, el proceso ya está provocando una crisis ambiental para las comunidades de Chile, donde las empresas mineras extraen litio a través de la evaporación de salmueras debajo de las salinas de la meseta de Atacama, agotando los suministros de agua, afectando la agricultura y alterando las antiguas tradiciones culturales de los pueblos indígenas de la región. .

Mientras tanto, se prevé que la demanda del metal crucial se quintuplicará para 2030, y el litio ya es cada vez más difícil de conseguir. Entonces, al reemplazar los motores de combustión de nuestros automóviles que dependen de la gasolina por baterías de iones de litio, ¿estamos simplemente cambiando un conjunto de problemas extractivos por otros?

No mientras nos inclinemos por formas más sostenibles de satisfacer las necesidades de litio, dice Jordan Brinn, defensor de infraestructura y vehículos limpios en el Programa de Clima y Energía Limpia de NRDC. "Con nuestro actual sistema basado en combustibles fósiles, tenemos que introducir constantemente materiales minados y extraídos en el sistema para que siga funcionando todos los días", dice Brinn. “Pero con los vehículos eléctricos, sólo hay que introducir materiales en la batería una vez y luego el vehículo continúa funcionando por el resto de su vida. Luego, incluso una vez que el vehículo se retira, esos minerales se pueden reciclar y reutilizar una y otra vez en baterías para vehículos eléctricos nuevos”.

Las estrategias para hacer que la producción de baterías sea más limpia, más segura y menos dependiente de la extracción son el tema de un informe reciente escrito por Brinn. Pide una mayor investigación y desarrollo de mejores químicas y diseños de baterías que se basen en materiales más sostenibles; por ejemplo, reemplazar parte del grafito que normalmente se encuentra en los ánodos de las baterías de iones de litio por silicio, lo que ofrecería un mejor rendimiento en un tamaño más pequeño. Tanto el DOE como la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. deberían intensificar sus esfuerzos en este asunto destinando más fondos a mejorar la eficiencia de los materiales en la fabricación de baterías. El informe también insta a que la tecnología de baterías sea su propia categoría en los programas de premios (como el Green Chemistry Challenge) y en los diversos programas de certificación que administran estas agencias. También deberían establecer objetivos de tasa de recuperación para el reciclaje de baterías (como lo hace la Unión Europea) y exigir el reciclaje de todas las baterías de vehículos eléctricos. Mientras tanto, algunos fabricantes ya están eliminando gradualmente el cobalto en su próxima generación de baterías, un paso significativo para reducir la necesidad de extraer este metal.

Aún así, la producción de baterías, incluso con una eficiencia enormemente mejorada, siempre puede implicar cierto grado de minería. Eso significa que necesitamos leyes mineras elaboradas para este siglo, no para el siglo XIX, para garantizar que las protecciones ambientales, así como el compromiso con las comunidades cercanas a los sitios mineros (incluida la obtención del consentimiento de la comunidad), sean significativos y efectivos. Las regulaciones modernas, componentes esenciales de una economía de energía limpia, también deben incluir el reciclaje de los minerales que ya tenemos en las baterías existentes.

Un técnico de laboratorio manipula un aparato mediante el cual se separa el níquel y el litio después de recolectarlos de baterías recicladas de automóviles eléctricos.

Emmanuel Dunand/AFP vía Getty Images

Una vez que quemamos gasolina, ese combustible desaparece (se quema en la atmósfera), pero las baterías de los vehículos eléctricos tienen la posibilidad de tener una segunda vida. Después de desempeñar su papel para ayudar a limpiar el sector del transporte, pueden hacer lo mismo con la red eléctrica. Al servir como medio de almacenamiento estacionario de energía, las viejas baterías de nuestros automóviles podrían ayudar a aliviar la tensión en la red durante períodos de demanda especialmente alta. Brinn dice que las baterías de vehículos eléctricos son especialmente adecuadas para almacenar energía generada por sistemas solares en tejados o para microrredes, que son sistemas de energía que normalmente dan servicio a un área pequeña y geográficamente contenida. Y reutilizar estas baterías, por supuesto, reduce la necesidad de extraer el litio y otros materiales que se encuentran en ellas.

La necesidad de mejores baterías es clara. Y la tecnología se está desarrollando tan rápidamente y avanzando en tantas direcciones diferentes, que es posible que tengamos que repensar nuestra definición de lo que es una batería. La palabra, por ejemplo, algún día podría describir soluciones de almacenamiento de energía que empleen gravedad y agua. Mientras tanto, la forma en que pensamos que la energía fluye hacia nuestra red y los automóviles está lista para recargarse.

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El transporte es la mayor fuente de contaminación climática en los Estados Unidos.

¡Inste al presidente Biden, a la EPA y al DOT a finalizar los estándares más estrictos posibles para vehículos limpios!