Yerba mate para almacenar energía

Investigadores de la UNICEN y el CONICET trabajan en la revalorización de un desecho muy abundante en el país para producir carbón activado, un insumo con diversas aplicaciones industriales. Apuntan a reducir un problema ambiental y obtener un proceso de transferencia tecnológica.

Por Nadia Luna  
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Agencia TSS – Un equipo del Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires (CIFICEN) trabaja en revalorizar un desecho muy abundante en el territorio argentino: la yerba mate usada. La idea es aprovechar este residuo orgánico para producir carbón activado, un insumo que sirve para desarrollar dispositivos de almacenamiento de energía (llamados supercapacitores) y otras aplicaciones. El objetivo es doble: ayudar a reducir un problema ambiental y obtener un proceso tecnológico que podría servir para montar una industria de ensamblado de supercapacitores, algo que no existe en el país.

“En los estudios que realizamos, vimos que los carbones activados obtenidos de la yerba mate funcionan bien para almacenamiento de energía, con valores iguales o superiores que los que han obtenido en otras partes del mundo con residuos similares, por ejemplo, el residuo del té”, dice a TSS la ingeniera química Florencia Jerez, becaria doctoral del CONICET en el CIFICEN e integrante del equipo. El instituto de investigación pertenece a la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires (UNICEN) y al CONICET, y está asociado a la Comisión de Investigaciones Científicas de la provincia de Buenos Aires (CIC).

El proyecto de las y los investigadores busca darle un valor agregado a un residuo que suele terminar en basurales a cielo abierto y que se estima en más de un millón de toneladas por año. Además, el problema de la yerba es que se pega fácilmente a otros residuos reciclables, como cartón, papel y plástico, comprometiendo la posibilidad de recuperarlos. Otra ventaja ambiental es que este proceso también reduciría la necesidad de la industria de talar árboles para obtener carbón activado.

 

“En los estudios que realizamos, vimos que los carbones activados obtenidos de la yerba mate funcionan bien para almacenamiento de energía, con valores iguales o superiores que los que han obtenido en otras partes del mundo con residuos similares, por ejemplo, el residuo del té”, dice Jerez. Foto: Agencia CyTA.

La idea de obtener un elemento necesario para la producción de supercapacitores resulta atractiva para la industria local, ya que se usan para numerosas aplicaciones. “Cuando uno necesita suministrar energía a un dispositivo, se le coloca una batería, que tiene la capacidad de almacenar una gran cantidad de energía e ir brindándola a lo largo del tiempo. Pero cuando se necesita mucha potencia, por ejemplo, para prender un celular, la computadora o el auto, ahí entran en funcionamiento los supercapacitores, que te da mucha energía en corto tiempo. Entonces lo que se hace en general es usar sistemas híbridos que combinan una batería con un supercapacitor”, explica Jerez.

En tanto, el carbón activado es un material poroso que se obtiene de quemar carbón (de origen vegetal o mineral) y ponerlo en contacto con un agente químico o físico para que carcoma el material. “Ese proceso va formando los agujeritos que le dan la estructura porosa y es ahí donde se puede almacenar energía o darle otros usos como capturar contaminantes del aire y el agua”, cuenta la ingeniera. También pueden utilizarse como desintoxicantes en medicina y en la composición de jabones y cremas cosméticas.

La conversión del residuo de yerba mate para obtener el carbón activado consiste en un proceso de carbonización a elevadas temperaturas y su activación posterior mediante un agente químico. Cuando se descarta la yerba mate, puede retener casi cuatro veces su peso en agua. Por eso, primero se la somete a un proceso de secado para eliminar la mayor cantidad de agua posible. Luego, se la coloca en un horno a temperaturas muy altas, entre 400 y 600 grados centígrados. Una vez que se obtiene el material carbonizado, se remoja con un agente químico que va descomponiendo los materiales y formando los poros. Se vuelve a meter el material en el horno y al sacarlo, lavarlo y secarlo, queda listo el carbón activado.

 

La conversión del residuo de yerba mate para obtener el carbón activado consiste en un proceso de carbonización a elevadas temperaturas y su activación posterior mediante un agente químico.

“Tuvimos tan buenos resultados que ahora la línea de investigación se basa en la producción de carbones activados a partir de diferentes residuos”, señala Jerez. Así, hicieron pruebas también con restos de poda de olivo, bagazo de cerveza, rastrojo de trigo y tallos y hojas de cannabis. “Cualquier residuo que provenga de una planta, luego de someterlo al proceso de activación, puede en mayor o menor desarrollar esos agujeritos que comentaba. Entonces es esperable que muchos residuos vegetales generen buenos carbones”, agrega.

Además, en un trabajo adicional, están evaluando la utilidad de estos carbones para remover herbicidas y otros contaminantes en agua, entre ellos, 2, 4-D, mercurio, plomo, arsénico y dióxido de carbono. Con respecto a la posibilidad de pasar a escala industrial para destinarlos a una planta de ensamblado de supercapacitores, actualmente los investigadores se encuentran en la búsqueda de financiamiento para la instalación de una planta piloto que permita analizar cómo se comporta el proceso a escala intermedia.

“Nuestro trabajo está orientado a obtener un proceso que sea lo más fácil de escalar posible así que creemos que, una vez que esté terminado, no sería difícil de implementar en una planta de ensamblado de supercapacitores. Por lo pronto, como parte del doctorado, el objetivo es terminar ensamblando un supercapacitor que podamos probar en los robots que tenemos en la facultad. También estamos probando usar hojas de cannabis para hacer los carbones porque hay mucho interés de la industria en este tipo de insumos”, finalizó Jerez.


04 may 2023

Temas: CIC, CIFICEN, CONICET, Energía, Residuos, UNICEN, Yerba mate

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