El Nobel de Química premia els creadors de les bateries de liti

El nord-americà John Goodenough, l'anglès M. Stanley Whittingham i el japonès Akira Yoshino han estat guardonats amb el Premi Nobel de Química 2019. L'Acadèmia Sueca els l'ha atorgat pel desenvolupament de les bateries de liti.

El Comitè Nobel ho ha anunciat amb aquest tuit:

The 2019 #NobelPrize in Chemistry has been awarded to John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham and Akira Yoshino "for the development of lithium-ion batteries." pic.twitter.com/LUKTeFhUbg

— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 9, 2019

El nobel de més edat

Nascut el 1922, John B. Goodenough, professor de la Universitat de Texas, és el guanyador de més edat d'un Premi Nobel. L'angloamericà M. Stanley Whittingham és professor de Universitat de Binghamton, que forma part de la Universitat de l'Estat de Nova York. El tercer guardonat, el japonès Akira Yoshino, va néixer el 1947 i treballa a l'Asahi Kasei Corporation de Tòquio i a la Universitat Meijo de Nagoya.

Com assenyala el comitè Nobel en la seva nota de premsa, tots tres "van crear un món recarregable". Les bateries de liti, lleugeres i potents, s'utilitzen en nombrosos aparells, des de telèfons mòbils i ordinadors fins a vehicles elèctrics. Però també es poden utilitzar per acumular electricitat obtinguda amb energia solar o eòlica.
 

Nascudes als any 70

Aquestes bateries basades en el liti, l'element químic número 3, van néixer durant la crisi del petroli dels anys 70. En aquell moment es buscaven mètodes per deixar de banda, almenys parcialment, els combustibles fòssils. 

Whittingham va crear una primera bateria recarregable basada en liti, titani i alumini. Posteriorment, Goodenough va predir que el càtode tindria encara més potencial si en comptes de sulfur de titani, com Whittingham, es fes servir òxid de titani.
 

El 1980, Goodenough va demostrar que intercalar òxid de cobalt i ions liti permetia produir fins a 4 volts. Era poc potencial, però significava un pas important per dirigir-se cap al camí correcte.

Amb aquest material, Akira Yoshino va crear, el 1985, la primera bateria de liti que tenia viabilitat comercial. Però va fer servir un material basat en carboni, que també permetia intercalar ions liti.

Naixia així el primer model de les bateries de poc pes i recarregables centenars de vegades que ara coneixem. L'avantatge principal és que no es basen, com les bateries tradicionals, en reaccions químiques que van consumint els electròlits, sinó en els ions liti que flueixen una vegada i una altra del càtode a l'ànode i a l'inrevés.

La primera bateria de liti va arribar al mercat el 1991. Vora 30 anys després, no només ha revolucionat el món dels petits instruments elèctrics que la utilitzen, sinó que va camí de provocar també una gran revolució en la mobilitat i el transport amb els vehicles elèctrics.

Impacte ambiental i social

Però aquest ús també ha creat preocupació sobre les reserves limitades de liti i els costos de produir i després eliminar, un cop acabada la seva vida útil, aquestes bateries.

Les reserves més importants de liti, un 40% del total mundial, es troben a Amèrica del Sud i, concretament, a l'Argentina i, sobretot, a Xile i Bolívia. En aquest darrer país hi ha el Salar d'Uyuni, d'on els bolivians extreien sal. Ara, l'objectiu de les empreses mineres és el liti que conté. També hi ha reserves importants a Xina i Austràlia. Es calcula que de les reserves totals, uns 13,5 milions de tones es podrien recuperar amb la tecnologia actual.

Alguns càlculs assenyalen que a Amèrica del Sud hi ha un 50 milions de tones de liti. Si bé això significa una font de riquesa, també és una amenaça ambiental, i fins i tot social, si els beneficis no van a parar, en bona part, a les poblacions locals. A més, l'impacte ambiental és important. Per cada tona de liti s'utilitzen vora 2 milions de litres d'aigua.

En un article publicat al juny a "Forbes", James Ellsmoor, un emprenedor dedicat al desenvolupament sostenible, comentava que la demanda de liti el 2025 es preveu en 1,3 milions de tones, cinc vegades més que avui. I comentava que, si bé actualment no hi ha cap solucio total al problema, les companyies mineres han de prendre almenys mesures per reduir l'impacte ambiental d'aquestes operacions.

S'investiguen alternatives a aquestes bateries. Una possibilitat és fer servir sodi o potassi en comptes del liti. De moment, però, aquestes bateries són menys eficients. Una altra mesura és anar reciclant les bateries fora d'ús i recuperar-ne el liti. Finalment, es fabriquen bateries amb aliatges de metalls més abundants que el liti.

Les bateries no contenen només liti, sinó també altres metalls. El cobalt permet millorar-ne el rendiment. Vora la meitat del cobalt que s'extreu actualment va a parar a les bateries. I més de la meitat del cobalt que s'extreu prové del Congo, un país políticament i militarment inestable i on, a més, hi ha milers de nens explotats a les mines.