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Teléfonos móviles, relojes inteligentes y vehículos eléctricos tienen algo en común: funcionan con baterías de litio, un mineral que, desde los años 70, ha revolucionado el almacenamiento de energía. Pero ¿de dónde sale este material y qué puede significar para el avance hacia un futuro más sostenible? 

El litio, un metal alcalino, es uno de los elementos primarios que definen la materia y, por tanto, el universo. En la tabla periódica, se llama Li, y es vecino del Hidrógeno (H), el Sodio (Na) y el Berilio (Be). Aunque en la naturaleza, donde nunca está solo, se le suele encontrar en comunión con otros componentes, ya sea en forma de minerales dentro de rocas, como la espodumena, o de sales que se encuentran en el agua, como el cloruro de litio. Esto último es, precisamente, lo que ha permitido su explotación a gran escala en la industria energética. 

Salmueras y salares frente a la minería de roca

Las sales de litio se encuentran en los depósitos de agua salada subterránea (salmueras) de los salares, lagos ubicados en zonas áridas en los que el agua se evapora dando lugar a desiertos. El litio presente en las salmueras representa más del 60% del suministro global, con tres yacimientos en América Latina que destacan sobre todos los demás: los salares de Atacama (Chile), del Hombre Muerto (Argentina) y de Uyuni (Bolivia), también conocidos como el Triángulo del Litio. 

El litio es un metal que flota en el agua y se puede cortar con un cuchillo, pero eso no reduce su capacidad para almacenar energía

La extracción de litio de salares se presentó como una alternativa a la minería de roca a mediados del siglo pasado y, aunque no está exenta de desafíos (como el consumo intensivo de agua y su impacto en los ecosistemas y las comunidades locales), sí que supuso ciertas ventajas, como una simplificación de las técnicas de obtención, el abaratamiento de los costes y un menor impacto energético. 

La salmuera se bombea desde el subsuelo a grandes tanques de evaporación, en los que el sol y el viento eliminan el agua y dejan expuestas las sales y minerales que la componían. El siguiente paso es aislar las sales de litio y someterlas a una serie de procesos químicos que preparan al elemento para su uso en las baterías. 

Un metal que flota en el agua

El litio destaca por su maleabilidad y su ligereza. Es un metal, pero flota en el agua y se puede cortar con un cuchillo. Sin embargo, eso no reduce en absoluto su capacidad para almacenar energía, más bien al contrario: el litio es capaz de guardar grandes cantidades de energía en muy poco espacio. O lo que es lo mismo, tiene una alta densidad energética. 

La extracción de litio de salares se presenta como una alternativa más barata y con menor impacto energético que la minería de roca tradicional

Además, el uso de este metal en baterías ha permitido introducir mejoras en su eficiencia y durabilidad. En comparación con otros sistemas de almacenamiento clásicos, como los de plomo-ácido, las baterías de litio pierden menos energía en forma de calor, se cargan mucho más rápido y pueden soportar más ciclos de carga y descarga antes de degradarse. Tampoco tienen efecto memoria, como las de níquel-cadmio, que pierden capacidad si no se descargan completamente.

El litio ha abierto, así, un nuevo abanico de posibilidades para el desarrollo de dispositivos portátiles (móviles, ordenadores, relojes inteligentes…) y vehículos eléctricos, pero también para el avance en el almacenamiento y aprovechamiento de las energías renovables y en los nuevos modelos de producción y consumo, como las smart grids y las microgrids. 

Sabemos que cada copo de nieve es único por su estructura cristalina. Investigadores exploran ahora otra propiedad de la nieve que puede transformar el campo de las energías renovables: su capacidad para generar cargas eléctricas. La nueva fuente de energía limpia tiene el potencial único de implementarse donde ninguna otra opción sostenible es viable. 

El sol, el viento y el agua se han utilizado durante décadas para generar electricidad de forma sostenible, en reemplazo de los combustibles fósiles, como el petróleo, el gas y el carbón. Ahora investigadores exploran una nueva alternativa que puede revolucionar el campo de la energía renovable: la nieve. La llamada electricidad blanca tiene el potencial de lograr un alcance a gran escala, ya que aproximadamente el 30% de la superficie de la Tierra está cubierto de nieve. Además, esta forma de generación de electricidad llega a regiones remotas de frío extremo, donde ninguna otra opción sostenible es viable. De momento, la industria ha comenzado a dar sus primeros pasos. 

La llamada electricidad blanca tiene el potencial de lograr un alcance a gran escala, ya que aproximadamente el 30% de la superficie de la Tierra está cubierto de nieve

Un equipo de investigadores de la Universidad de California. en Los Ángeles (UCLA), comenzó a desarrollar en 2019 una tecnología que obtiene energía de la nieve a partir del principio de la electricidad estática, por intercambio de electrones. Se trata de un dispositivo pequeño, delgado y flexible, denominado nanogenerador triboeléctrico basado en nieve (Snow-TENG, en inglés), que está fabricado con silicona, un material sintético parecido al caucho con carga negativa. Como los copos de nieve tienen carga positiva, cuando entran en contacto con la silicona se produce un intercambio de electrones, uno cede y otro toma, que genera electricidad.

«Puede funcionar en áreas remotas porque genera su propia energía y no necesita baterías», remarcó el autor principal del estudio, Richard Kaner, al dar a conocer la innovación. El Snow-TENG tiene bajo coste de producción, por la gran disponibilidad de silicona, y puede acoplarse a los paneles solares generando energía cuando están cubiertos por nevadas y no hay suficiente luz solar. Sin embargo, aún es pronto para conocer su alcance, ya que no se ha fabricado a gran escala y los que ya están disponibles no generan suficiente energía, por ejemplo, para abastecer un edificio entero. La innovación sí ha mostrado otras aplicaciones exitosas como el monitoreo de deportes de invierno.

El dispositivo Snow-TENG tiene un bajo coste de producción y puede acoplarse a los paneles solares, generando energía cuando las nevadas los cubren y no hay suficiente luz solar

Del otro lado del mundo, en Japón, está en marcha un experimento con un posible mayor alcance. La Universidad de Electro-Comunicaciones de Tokio y la empresa TI Forte están explorando el uso de grandes cantidades de nieve para impulsar una turbina generadora de electricidad. El proyecto se realiza en la ciudad japonesa de Aomori, uno de los lugares con más nieve del planeta (se acumulan unos 8 metros de media cada invierno). La nieve que retiran las máquinas de la ciudad es arrojada a una piscina, donde se usan turbinas para generar energía a partir de la diferencia de temperatura entre la nieve y el aire circundante.

Hay desafíos por sortear, como garantizar un suministro de aire caliente continuo en regiones nevadas, pero el nuevo sistema japonés tiene las bases para ser una alternativa rentable en los países nórdicos o que sufren inviernos de temperaturas extremas, en especial durante crisis energéticas como la desencadenada por la guerra en Ucrania. Y puede ser tan eficiente como la energía solar, aseguran los investigadores.