En los últimos años científicos de todo el mundo viven una carrera contrarreloj por encontrar la batería ideal que permita aprovechar todo el potencial de las energías renovables. Aunque la luz del sol y la fuerza del viento son hoy más baratas y abundantes que nunca, tienen un capricho natural: no generan electricidad cuando nosotros encendemos el interruptor, sino solo cuando el cielo está despejado o sopla una buena racha. Esto obliga a almacenar los excedentes energéticos para utilizarlos horas o incluso días después.
Hoy, gran parte de esa función recae sobre las baterías de litio, una tecnología madura pero con importantes inconvenientes: la extracción de sus materias primas tiene un elevado impacto ambiental, su coste sigue siendo significativo y su capacidad se degrada con el paso de los ciclos de carga y descarga.
Por ello, laboratorios, universidades y empresas de todo el mundo compiten por desarrollar alternativas más sostenibles, económicas y duraderas. En ese contexto surge una propuesta especialmente llamativa presentada por investigadores estadounidenses. Y es que si te digo que imagines una batería puede funcionar con azúcar y vitamina B2, seguramente pienses que es un titular clickbait. Pero no. Es ciencia de verdad, y está publicada en una de las revistas más prestigiosas del mundo, ACS Energy Letters.
Un grupo de científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico en Estados Unidos, encabezado por el científico Jong-Hwa Shon, ha ideado una ingeniosa invención que podría encontrarse en alguna historia de ciencia ficción: una batería que funciona con glucosa y riboflavina (la vitamina B2 que se encuentra en los cereales del desayuno). Lo que comenzó un ensayo experimental en un laboratorio: el resultado los dejó a todos atónitos. En el análisis de rendimiento, la batería de azúcar mostró tanta fuerza y capacidad como las costosas baterías comerciales de vanadio, que siguen siendo el estándar de oro para el almacenamiento de energía a gran escala en este momento. Es decir no es una promesa de laboratorio sobre el papel, es una realidad.
La inspiración: cómo tu cuerpo convierte la comida en energía
Si la idea de usar azúcar y vitamina B2 ya parece una auténtica locura, la fuente de inspiración para esta batería es más loca aún. Y es que se han fijado ni más ni menos que en nosotros, en el cuerpo humano y su metabolismo, es decir, en el proceso por el que nuestro cuerpo obtiene energía de los alimentos que ingiere sin necesidad de que tengamos enchufada ninguna batería, haya alguna explosión o quememos algo.
Cuando pruebas una cucharada de un poco de miel, un trozo de fruta o una tostada con mermelada, estás encendiendo la propia planta de energía de tu cuerpo. Tus células comienzan a trabajar rápidamente con herramientas naturales para extraer la energía latente en ese azúcar, desatando un flujo interminable de electrones que luego viajan a través de una autopista interna, ayudados por nutrientes vitales como la vitamina B2, hasta que entran en contacto con el oxígeno que respiras. Y es esta impresionante corriente eléctrica la que te permite seguir vivo, prueba de que tu cuerpo es una magnífica obra de la naturaleza que no requiere baterías de litio o cobalto para funcionar, solo dieta y vitaminas.
El equipo del científico Shon ha logrado replicar este prodigioso invento de la naturaleza en una batería real. Para conseguirlo, sustituyeron la compleja maquinaria de nuestras células por un sistema mucho más sencillo: dos tanques de líquido que fluyen a través de placas de carbono. En lugar de usar enzimas vivas, confiaron el trabajo a la riboflavina (la vitamina B2), que actúa como una mensajera encargada de recolectar los electrones directamente del azúcar. Así, mientras ese líquido circula, la vitamina va atrapando la energía de la glucosa y la lleva hacia los electrodos, transformando un simple ingrediente de nuestra dieta en electricidad limpia.
¿Qué es una batería de flujo y por qué es perfecta para el tejado de tu casa?
Las baterías de flujo son diferentes a las de litio. En lugar de guardar la energía en celdas selladas, la almacenan en dos tanques de electrolitos líquidos que circulan a través de una celda de reacción.La potencia depende del tamaño de la celda; la capacidad, del tamaño de los tanques. Si quieres más autonomía, agrandas los depósitos. No tienes que cambiar toda la batería.
Esta flexibilidad las hace ideales para almacenamiento residencial (como los excedentes de placas solares) o para redes eléctricas. Pero tienen un problema: los electrolitos suelen ser caros y, a veces, tóxicos. El más común es el vanadio, un metal que cuesta unos 50 dólares el kilo y que se extrae en minas de China, Rusia o Sudáfrica.
La batería de glucosa y riboflavina resuelve ese problema: sus materiales son baratos, abundantes y no tóxicos. Un kilo de glucosa cuesta unos 20 dólares y la riboflavina es un compuesto orgánico que se fabrica en cualquier laboratorio a bajo coste. No hay litio, no hay cobalto, no hay minas. Solo azúcar, vitamina y agua.
Los números: 20 veces más potencia que los intentos anteriores
El avance clave que ha logrado el equipo de PNNL no es la idea, sino haber conseguido que funcione a nivel práctico. Intentos anteriores de baterías de glucosa tenían un problema grave: necesitaban catalizadores de metales nobles y generaban poca potencia por lo que no era posible escalarlas para un uso industrial.
La riboflavina resuelve el problema del catalizador porque es estable al pH básico que necesitan los electrolitos de glucosa. Y en las pruebas, el prototipo alcanzó una densidad de potencia de 13 mW/cm², que es 20 veces superior a la de los mejores prototipos previos.
De prototipo a futuro de las baterías
Ya se ha demostrado que funciona, pero sigue siendo un prototipo de laboratorio, no una batería comercial. El siguiente paso es mejorar la estabilidad de la versión con oxígeno, que es la que tiene sentido económico para escalar, y luego construir un modelo a gran escala. Además, la densidad de potencia (13 mW/cm²) sigue siendo baja comparada con la de las baterías de litio (que rondan los 100-200 mW/cm²).
Una batería hecha con glucosa y vitaminas, que se pueda fabricar en cualquier lugar, que no sea tóxica y que dure décadas, sería un cambio de paradigma. Como explica el investigador Jong-Hwa Shon: «Usando componentes no tóxicos, baratos y abundantes, este sistema ofrece un camino prometedor hacia un almacenamiento de energía residencial más seguro y asequible».
El equipo espera que la solución a la degradación por luz llegue en los próximos años. Si lo consiguen, dentro de una década quizás veamos los primeros sistemas comerciales. La batería de azúcar y vitamina es una idea sencilla: copiar lo que tu cuerpo hace cada día para mantenerte vivo. Y como suele pasar con las buenas ideas, la naturaleza se había adelantado millones de años. Solo necesitábamos aprender a imitarla.
