La meta final de la verdadera educación es no sólo hacer que la gente haga lo que es correcto, sino que disfrute haciéndolo; no sólo formar personas trabajadoras, sino personas que amen el trabajo; no sólo individuos con conocimientos, sino con amor al conocimiento.
John Ruskin (Escritor británico, 1819-1900)

Al respecto, las acciones que buscan el establecimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible planteados en 2015 por los 193 Estados miembros de la Asamblea de las Naciones Unidas, —quienes aprobaron y acordaron trabajar mancomunadamente en el cumplimiento de los mismos— se destacan los avances tecnológicos para la creación de baterías y supercondensadores eficaces y eficientes funcionalmente y en su aplicación circular y sostenible.

Los supercondensadores (condensadores electroquímicos de doble capa, supercapacitores conocidos como dispositivos EDLC) y las baterías, son artefactos que poseen un objetivo común: almacenar energía. Sin embargo, se diferencian en la capacidad de almacenamiento de energía, ya que las baterías poseen una mayor eficiencia en el nivel de carga, pero los supercondensadores tienen la capacidad para cargarse y descargarse en menor tiempo, una cantidad ampliamente elevada de veces más que las baterías.

En este sentido se destaca que en 1880 Alessandro Volta dio a conocer a la Royal Society of London su invento: la primera pila eléctrica de la historia compuesta por láminas de zinc y plata apartadas por películas de tela humedecidas con agua salada. Para el año 1957 el ingeniero eléctrico H. E. Becker en un proyecto de la General Electric patentó el invento de un supercondensador fundamentado en el incremento del campo de placas, donde se suplió la articulación cerámica polimérica por un compuesto poroso de carbono en una disolución electrolítica que aumentaba el espacio entre las placas y por ende en gran manera la capacidad de retención energética y la velocidad al cargar y descargar, en comparación con los condensadores existentes en el momento.   

Es así, como desde hace algunas décadas se busca unir las cualidades más significativas de las baterías y los supercondensadores para crear dispositivos que logren almacenar la densidad de energía superior a la que puede albergar las baterías. Con respecto a la potencia y la densidad de los ciclos de los supercondensadores, optimizar su capacidad de cargar y descargar de energía.  

En 2012 Maurizio Reggiani, jefe técnico de Lamborghini, dio a conocer un proyecto de creación de un auto en donde se van a reemplazar las baterías por supercondensadores avanzados tecnológicamente. En 2019 la empresa de automóviles sacó al mercado su coche más exclusivo, potente y veloz, un superdeportivo híbrido, el Lamborghini Sián. La importancia de este auto es su sistema alternativo para la creación de autos eléctricos, debido a que no se emplearon las baterías de litio-ion habituales, se optó por el uso de condensadores y supercondensadores como el que opera el sistema de frenos, el cual es un supercapacitor de 34 kg de capacidad de energía logrando ser 3 veces más rápido que una de las celdas habituales y 3 veces más potente que una batería con el mismo peso.

De igual modo, a finales de enero de 2023 la industrial estatal CRRC y Chengdu Rail Transit de China presentaron el primer tren propulsado por una pila de hidrógeno y un supercondensador. 

Actualmente, la mayoría de baterías utilizadas en dispositivos electrónicos como ordenadores, celulares o tablets y la mayoría de los autos eléctricos son de litio. La extracción de este mineral, que es un recurso no renovable, está produciendo múltiples problemáticas ambientales y sociales en diversos lugares del planeta. Es así, como en los últimos años se vienen desarrollando baterías con otros materiales como las de iones de sodio, con un nivel de carga 4 veces mayor al de las de iones de litio y con procesos de producción más sostenibles debido a que este material es más abundante.

Con respecto a los supercondensadores. Estos son clasificados en 4 tipos dependiendo su composición:

• Supercondensadores electrolíticos de entre caras de carbono de doble capa. Se destacan los que emplean iones positivos, hidrato de sodio, ácido de potasio y algunos con ácido sulfúrico que, mediante un proceso de disolución en presencia de voltaje por incremento de la atracción entre cargas, posibilita una mayor capacidad para acumular energía eléctrica.
• Supercapacitadores no electrolíticos de entre caras de carbono de doble capa. Entre los cuales, los más sobresalientes se producen como aerogeles, soles de carbón activado o nanotubos de carbono. Estos dispositivos pueden llegar a obtener hasta 400 grados Fahrenheit de capacidad.
• Supercondensadores acuosos de óxido de doble capa con pseudocapacitancia redox. A partir de óxido de litio, dióxido de iridio, dióxido de rutenio, óxido de cobalto y dióxido de manganeso. También pueden alcanzar una capacidad de 400 faradios, especialmente los que se componen de óxido de rutenio. 
• Supercapacitores a base de polímeros conductores. Los cuales se producen con base en polímeros conductores compuestos con diversas sustancias orgánicas que logran conducir la energía en una forma semejante a la de un metal. Entre los polímeros más empleados se destacan el polietileno, el polipirrol y la polianilina.

Desde 2004, cuando los doctores Konstantin Novoselov y Andre Geim premios Nobel de física en 2010, lograron separar de un fragmento de grafito una hoja de una sola molécula de carbono, esta sustancia se viene investigando, ya que posee propiedades de flexibilidad, dureza, ligereza, y alta resistencia, lo hacen óptimo para ser empleado en múltiples y diversas aplicaciones tecnológicas en un abanico variado de sectores industriales. Así mismo, el grafeno se destaca por poseer uno de los más altos niveles de conductividad eléctrica con respecto a los materiales conductores. Lo que lo hace idóneo para ser un elemento base para la creación de supercondensadores más eficaces, eficientes y amigables con el medio ambiente.

En ese sentido, una investigación efectuada por un equipo de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), publicada en 2021 en la revista Sustainable Energy & Fuels, da a conocer como cada vez más los supercondensadores son utilizados como mecanismos de almacenamiento de energía y como durante los últimos años los desarrollos tecnológicos a partir de grafeno lo han convertido en el material idóneo para la producción de supercondensadores útiles como fuente energética de diversos dispositivos electrónicos.  

Con lo anterior se destaca el trabajo de un equipo de investigadores del KAIST de Corea, quienes recientemente publicaron en la revista Advanced Functional Materials, el estudio titulado Green Flexible Graphene–Inorganic-Hybrid Micro-Supercapacitors Made of Fallen Leaves Enabled by Ultrafast Laser Pulses dónde se da a conocer los procesos de producción de microelectrodos verdes con un alto nivel de flexibilidad y conductividad a partir de hojas derivadas del proceso natural de depuración y renovación de hojas de los árboles. El equipo desarrolló una tecnología para producir grafeno 3D poroso por medio de un solo proceso en el que se agregan pulsos de láser de femtosegundos a las hojas. En la investigación se destaca la creación de un procedimiento prometedor para la fabricación de micro-supercondensadores flexibles y ecológicos. 

Finalmente, pero no menos importante, son las políticas que están adoptando en la Unión Europea con el fin de generar que las baterías de todo tipo de dispositivos digitales, artefactos electrodomésticos y vehículos sean más amigables con el medio ambiente. Las medidas tienen cómo propósito que en unos años los fabricantes de baterías produzcan productos ecológicos e informen el impacto total de carbono que generan, sus compuestos y su ciclo de vida.

Mauro Sastoque Campos
Periodista, escritor y diseñador para la Comunicación Gráfica.
Revista Virtual Pro
mauro@virtialpro.co

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