El grafeno de cáscaras de cacahuete que puede cambiar el coste de las baterías del coche eléctrico
Un equipo australiano ha desarrollado un método para transformar residuos agrícolas en grafeno de alta calidad mediante calentamiento eléctrico ultrarrápido. El proceso reduce el consumo energético y podría abrir la puerta a materiales más sostenibles y baratos para la movilidad eléctrica.
La industria del coche eléctrico depende cada vez más de materiales avanzados capaces de mejorar la conductividad, reducir el peso y optimizar la gestión térmica. Entre ellos, el grafeno ocupa un lugar destacado desde hace más de una década. Su combinación de resistencia mecánica, conductividad eléctrica y capacidad para disipar calor lo convierten en un candidato ideal para baterías, electrónica de potencia y compuestos estructurales. El problema nunca ha sido su potencial, sino su coste elevado y la complejidad de producirlo a gran escala.
Ahora, un equipo de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) ha demostrado que es posible obtener grafeno de alta calidad a partir de cáscaras de cacahuete mediante un proceso conocido como Flash Joule Heating (FJH). La clave no está solo en el pulso eléctrico final que eleva la temperatura por encima de los 3.000 °C en milisegundos, sino en cómo se prepara previamente el material para que esa descarga reorganice los átomos de carbono de forma eficiente y controlada.
De residuo agrícola a grafeno turbostrático
Las cáscaras de cacahuete son un residuo abundante, rico en carbono gracias a su contenido en lignocelulosa. En lugar de acabar en vertederos o en aplicaciones de bajo valor añadido, el equipo australiano las somete primero a un pretratamiento térmico controlado denominado Indirect Joule Heating (IJH). Este paso elimina compuestos volátiles y crea una red parcialmente conductora sin llegar a sobre-ordenar la estructura.
Tras ese acondicionamiento, el material se somete al Flash Joule Heating. En cuestión de milisegundos, el pulso eléctrico provoca un calentamiento extremo que induce la reorganización del carbono en estructuras grafíticas. El resultado no es grafeno monocapa perfecto, sino grafeno turbostrático de pocas capas, una forma menos apilada que el grafito convencional y con propiedades especialmente interesantes para aplicaciones eléctricas.
Los análisis mediante espectroscopía Raman, difracción de rayos X y microscopía electrónica muestran que la combinación adecuada de pretratamiento breve y pulso final permite obtener un grafeno con un buen equilibrio entre baja densidad de defectos y estructura de pocas capas. De hecho, el estudio demuestra que aumentar simplemente el voltaje no mejora indefinidamente la calidad. Si el material se pretrata en exceso, tiende a formar estructuras más parecidas al grafito apilado, perdiendo parte de las ventajas del grafeno turbostrático.
Desde el punto de vista energético, el proceso optimizado requiere aproximadamente 15,6 megajulios por kilogramo de grafeno producido, con un coste eléctrico estimado en torno a 1,3 dólares por kilogramo. Estas cifras lo sitúan por debajo de otros procesos similares aplicados a plásticos o biomasa y refuerzan su atractivo en términos de sostenibilidad y viabilidad industrial.
Implicaciones para la automoción eléctrica
Conviene dejar claro que este trabajo no presenta una batería comercial lista para producción. Se trata de un avance en la síntesis del material, no en la integración directa en una celda concreta. Sin embargo, reducir el coste y el impacto ambiental del grafeno es un paso fundamental para que pueda incorporarse de forma masiva en aplicaciones reales dentro del sector del automóvil.
En el ámbito de las baterías para coches eléctricos, el grafeno puede emplearse como aditivo conductor en ánodos, como refuerzo en materiales compuestos o como elemento para mejorar la gestión térmica interna de la celda. Una mayor conductividad facilita flujos de corriente más homogéneos y puede contribuir a reducir puntos calientes, uno de los factores que limitan la vida útil y la seguridad de las baterías actuales.
Más allá del almacenamiento de energía, la elevada conductividad térmica del grafeno lo convierte en candidato para disipadores en inversores y electrónica de potencia, donde el control del calor es crítico. En un vehículo eléctrico con arquitectura de 800 voltios, mantener temperaturas estables es esencial para sostener altas potencias sin degradación prematura de los componentes.
También existen aplicaciones potenciales en materiales estructurales ligeros. Integrado en polímeros reforzados o resinas compuestas, el grafeno puede aumentar la resistencia mecánica sin penalizar el peso. En un coche eléctrico, cada kilogramo ahorrado se traduce directamente en mayor autonomía o en la posibilidad de montar baterías ligeramente más pequeñas para la misma distancia recorrida.
El verdadero desafío ahora es la escalabilidad industrial. El estudio trabaja con lotes de laboratorio de aproximadamente un gramo por ensayo. Para que esta tecnología tenga impacto real en la industria del automóvil, será necesario adaptarla a procesos continuos, garantizar homogeneidad estructural y mantener el equilibrio entre calidad del grafeno y consumo energético.
Aun así, el mensaje de fondo es relevante: la producción de materiales avanzados no tiene por qué depender exclusivamente de minería intensiva o procesos químicos agresivos. Convertir residuos agrícolas en grafeno mediante calentamiento eléctrico controlado abre una vía coherente con los principios de economía circular que cada vez pesan más en la estrategia de fabricantes y proveedores.
Si la tecnología logra superar la fase experimental y escalarse industrialmente, el grafeno procedente de cáscaras de cacahuete podría convertirse en un componente habitual en la cadena de valor del coche eléctrico. No como una solución milagrosa inmediata, sino como una pieza más en la evolución hacia baterías más eficientes, sostenibles y competitivas en coste.
Fuente: Sciencedirect.com