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– Los investigadores de TU Graz han encontrado una forma de convertir la sustancia aromática vainillina en un material electrolítico con actividad redox para baterías líquidas. La tecnología es un paso importante hacia el almacenamiento de energía ecológicamente sostenible.
Cortesía de TU Graz por Christoph Pelzl: “Es pionero en el campo de la tecnología de almacenamiento de energía sostenible“, dice Stefan Spirk del Instituto de Bioproductos y Tecnología del Papel de la Universidad Tecnológica de Graz. Él y su equipo han logrado hacer que las baterías de flujo redox sean más respetuosas con el medio ambiente al reemplazar su elemento central, el electrolito líquido, que se compone principalmente de metales pesados o tierras raras ecológicamente dañinos, con vainillina, un ingrediente importante de los croissants de vainilla austriacos.
Almacenamiento de energía sostenible
La vainillina, un compuesto aromatizante de uso común, es uno de los pocos productos químicos finos que se obtienen a partir de la lignina. Equipos de investigación y empresas internacionales ya han demostrado que la lignina es potencialmente adecuada como material de partida para la producción de electrolitos.
Spirk y su equipo van un paso más allá: “Refinamos la lignina en vainillina en un material activo redox utilizando química suave y verde sin el uso de catalizadores metálicos tóxicos y costosos, de modo que pueda usarse en baterías de flujo”. El proceso funciona a temperatura ambiente y se puede implementar con productos químicos domésticos comunes. La vainillina también está presente en grandes cantidades. “Por un lado, podemos comprarlo de forma bastante convencional, si quieres puedes comprarlo incluso en el supermercado, pero por otro lado también podemos utilizar una simple reacción para separarlo de la lignina, que a su vez se produce en grandes cantidades como producto de desecho en la producción de papel “.
Patente y comercialización
El proceso de separación y refinado fue patentado y los resultados exitosos de las pruebas se publicaron en la revista “Angewandte Chemie”. Ahora los investigadores quieren comercializar la tecnología, especialmente porque el proceso es altamente escalable y adecuado para la producción continua. Spirk explica: “El plan es conectar nuestra planta a una planta de celulosa y aislar la vainillina de la lignina que queda como desperdicio.
Todo lo que no se necesita puede regresar posteriormente al ciclo regular y usarse con energía como de costumbre. Estamos en conversaciones concretas con Mondi AG, un fabricante líder mundial de productos a base de papel, que está mostrando un gran interés en la tecnología “.
Para la implementación final, la tecnología debe probarse en funcionamiento real. La compañía ahora está buscando empresas de suministro de energía que puedan integrar la tecnología de flujo redox de la puesta en marcha en su infraestructura y así aliviar la carga en la red.
Spirk está convencido de su éxito futuro porque: “Podemos mantener la cadena de valor que va desde la adquisición de materias primas y componentes hasta la generación de electricidad a nivel regional, habilitar capacidades de almacenamiento de hasta 800 cientos de MWhmegavatios hora, aliviar la tensión en la red eléctrica y hacer una contribución importante a la revolución del almacenamiento de energía verde “.
Batería líquida como pieza del rompecabezas de la revolución energética
La tecnología de flujo redox es una pieza importante del rompecabezas para la expansión de energías renovables como la eólica y la solar, ya que se caracteriza por el almacenamiento de grandes cantidades de energía y, por tanto, puede amortiguar los picos de tensión en la red eléctrica.
Las baterías también son adecuadas como almacenamiento de respaldo para aplicaciones estacionarias como plantas de energía, hospitales, sistemas de telefonía móvil o estaciones de combustible electrónico. Las baterías de flujo redox son más fácilmente escalables, menos tóxicas, más reciclables y más ignífugas que las baterías de iones de litio. Otras ventajas importantes son su alta esperanza de vida y su baja autodescarga.
Ref: Angewandte Chemie International Edition. 2 ‐ metoxihidroquinona de vainillina para baterías acuosas de flujo redox. Werner Schlemmer, Philipp Nothdurft, Alina Petzold, Philipp Frühwirt, Max Schmallegger, Gisbert Riess, Georg Gescheidt-Demner, Roland Fischer, Stefan A Freunberger, Wolfgang Kern, Stefan Spirk; DOI: 10.1002 / anie.202008253
Este trabajo de investigación se basa en los campos de especialización “Sistemas sostenibles” y “Ciencia de materiales avanzada“, dos de los cinco focos de investigación estratégicos de la Universidad Tecnológica de Graz.
Sobre el proyecto: El trabajo formó parte del proyecto de investigación “Lignobatt – Lignin in Redox-Flow Batteries”, que fue financiado por el Climate and Energy Fund y realizado en el marco del “Energy Research Program 2016 – Emerging Technologies” de Austrian Research Promotion Agencia FFG. Los socios del proyecto en la Universidad Tecnológica de Graz fueron el Instituto de Bioproductos y Tecnología del Papel, el Instituto de Química y Tecnología de Materiales y el Instituto de Química Física y Teórica. El equipo recibió apoyo externo del Departamento de Ciencia de Materiales y Ensayos de Polímeros en Montanuniversität Leoben y de la empresa Mondi.
Contacto: Assoc. Prof. Dr. Stefan SPIRK stefan.spirk@tugraz.at
www.cell-rocks.com/contact Teléfono: +43 316 873 30763
TU Graz | Instituto de Bioproductos y Tecnología del Papel
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