Convertir residuos peligrosos en algo útil puede parecer futurista, pero se está convirtiendo en una realidad. Científicos de la Universidad Tecnológica de Viena han desarrollado una nueva forma de convertir residuos de baterías y papel de aluminio usado en potentes nanocatalizadores. Estos diminutos materiales pueden ayudar a reducir el dióxido de carbono (CO2) dañino al convertirlo en metano, un combustible de combustión limpia que puede impulsar industrias.

Este avance va más allá del simple reciclaje. Implica supraciclaje: aprovechar los residuos y transformarlos en algo aún mejor. Ayuda a reducir la contaminación , las emisiones de carbono y la reutilización de metales valiosos como el níquel. Estos nuevos descubrimientos nos brindan mejores herramientas para un futuro más limpio y ecológico.

Las baterías alimentan muchas de las herramientas que usamos a diario, desde coches eléctricos hasta teléfonos. Pero cuando se agotan, se convierten en un gran problema. Las baterías viejas de níquel-metal hidruro (Ni-MH) contienen sustancias tóxicas que pueden ser perjudiciales tanto para las personas como para el medio ambiente si no se manipulan correctamente.

“Las baterías modernas... constan de diferentes componentes, lo que dificulta tecnológicamente los procesos de reciclaje y recuperación”, afirma el profesor Günther Rupprechter, del Instituto de Química de Materiales . Rupprechter lidera el equipo de investigación responsable de este descubrimiento. Explica que desechar las baterías puede provocar fugas químicas, incendios y contaminación. No es solo un peligro, sino una oportunidad perdida.

Aunque las baterías viejas son residuos, aún contienen materiales valiosos. El níquel, por ejemplo, es clave para la fabricación de baterías nuevas. En Europa, las baterías usadas y los desechos de las fábricas de baterías podrían suministrar el 16 % del níquel necesario para 2030. Esto sería suficiente para fabricar baterías para entre 1,3 y 2,4 millones de vehículos eléctricos al año.

Pero hay un problema. La capacidad de reciclaje en la UE y el Reino Unido es solo una décima parte de la necesaria para alcanzar este objetivo. Esto significa que la brecha está creciendo. Para solucionarlo, los investigadores están trabajando arduamente para crear nuevas formas de reciclar mejor y más rápido.

El nuevo método no se limita a las baterías. El equipo también encontró una manera de reutilizar algo tan simple como el papel de aluminio, el que se usa en la cocina. Este papel, una vez tratado, se convierte en alúmina (Al₂O₃), un material importante para la fabricación de catalizadores.

Combinaron esta alúmina con níquel de las baterías para crear nanocatalizadores, llamados Ni/η-Al₂O₃. Estos catalizadores contienen entre un 4 % y un 8 % de níquel y son especialmente eficaces para una reacción química llamada metanización del CO₂. Este proceso consiste en convertir el CO₂ y el hidrógeno en gas metano.

El equipo utilizó diversas herramientas de alta tecnología (difracción de rayos X , microscopía electrónica y espectroscopia de pérdida de energía) para observar detenidamente la formación de los catalizadores. Lo que observaron les impresionó: una estructura sólida y desordenada con partículas de níquel distribuidas uniformemente. Esta configuración hizo que el catalizador fuera muy eficaz.

La versión con 8% de níquel obtuvo el mejor rendimiento. Convirtió CO₂ en metano con una precisión del 99,8% a 400 °C. Además, tuvo un alto rendimiento espacio-temporal (STY) de 80,3 milimoles de metano por gramo de catalizador por hora. En resumen, esto significa que el catalizador fue rápido y eficiente.

Los investigadores no solo construyeron el catalizador, sino que también estudiaron su funcionamiento. Mediante herramientas especiales que monitorizan el proceso en tiempo real, como operando DRIFTS con cromatografía de gases y espectrometría de masas , observaron los pasos exactos que seguía el CO₂ al convertirse en metano.

Esto es lo que sucede: primero, el CO₂ se adhiere a la superficie del catalizador. Luego, se transforma en bicarbonatos. Estas moléculas se transforman lentamente en grupos formiato y metoxi. Finalmente, estos compuestos intermedios se convierten en gas metano. Esta ruta gradual se denomina vía de metanización asociativa.

Comprender esta vía ayuda a los científicos a mejorar aún más el proceso. También demuestra que este método no requiere presiones ni energía extremadamente altas. De hecho, el catalizador ya funciona a presión atmosférica y a una temperatura relativamente baja de 250 °C, lo que ahorra energía y aumenta la seguridad del sistema.

Uno de los aspectos más emocionantes del proyecto es su enfoque en la sostenibilidad total. Los catalizadores suelen desgastarse con el tiempo. Pueden romperse o perder potencia si se acumula carbono en ellos. Pero en este caso, los científicos no detectaron tales problemas. Aun así, planificaron para el futuro.

“Para cerrar el ciclo de la sostenibilidad, se pueden reciclar los catalizadores gastados y recuperar sus precursores originales para su reutilización”, explica el Dr. Qaisar Maqbool, primer autor del estudio. Esto significa que, incluso cuando el catalizador deja de funcionar, no se convierte en residuo. Se convierte en el punto de partida de un nuevo ciclo.

Este tipo de ciclo es lo que los expertos llaman "economía circular". Significa que no desechamos las cosas sin más, sino que las reutilizamos y las reinventamos, creando nuevos productos con menor impacto ambiental . En este caso, los mismos materiales (níquel y aluminio) pueden volver a aparecer en diferentes formas.

“El reciclaje es un paso importante, pero se puede lograr un impacto aún mayor al supra-reciclar níquel para crear catalizadores capaces de producir combustibles”, afirma el Dr. Maqbool. Cree que este enfoque podría cambiar nuestra perspectiva sobre los residuos y la energía.

Convertir CO₂ en metano puede parecer ciencia ficción, pero ya funciona en el laboratorio. El metano es un combustible utilizado en industrias de todo el mundo. Es más limpio que el carbón o el petróleo y puede integrarse en los sistemas energéticos existentes. Al producirse de esta manera, no añade carbono nuevo a la atmósfera. En cambio, recicla el CO₂ que ya está presente.

El profesor Rupprechter coincide: «Nuestro enfoque ofrece una solución al problema climático, que también contribuye a resolver un problema acuciante de residuos». Él y su equipo planean ahora ampliar el método. Si funciona a mayor escala, podría ofrecer una nueva herramienta para combatir el cambio climático y proteger los recursos naturales .

En este momento, el mundo necesita mejores maneras de gestionar los residuos, reducir la contaminación y producir energía limpia. Este nuevo método ofrece las tres cosas. Transforma los peligrosos residuos de baterías y papel de aluminio usado en algo potente. Captura el CO₂ y lo convierte en combustible. Y crea un ciclo donde nada se desperdicia.

Un mejor reciclaje puede marcar una gran diferencia en el suministro de metales críticos. El supraciclaje puede añadir aún más valor al fabricar herramientas de alto rendimiento que fomentan la energía limpia. Y cerrar el círculo implica menos contaminación, mayor eficiencia y un futuro donde los residuos se conviertan en un recurso valioso.

Los científicos creen que esto es solo el comienzo. Si la industria y los gobiernos invierten en estos nuevos métodos, los beneficios podrían ser enormes, no solo para el medio ambiente, sino también para la economía.