Lo que para millones de argentinos termina diariamente en un tacho de basura puede convertirse en un insumo para desarrollar tecnología energética. Un grupo de científicos argentinos logró producir carbón activado a partir de yerba mate usada y comprobó su potencial para ser utilizado como material activo en supercapacitores, dispositivos capaces de almacenar y entregar energía rápidamente y que complementan a las baterías convencionales.
“Trabajamos en la valorización de residuos para el almacenamiento de energía en dispositivos que son supercapacitores, que almacenan energía de forma muy rápida. Son complementarios a las baterías”, explicó la ingeniera química Florencia Jerez a Cambian el Mundo.
El proyecto también estudia la utilización de otros residuos vegetales, entre ellos derivados del trigo, el olivo, la cerveza y el cannabis, para obtener materiales carbonosos con distintas aplicaciones.
Florencia es becaria doctoral del CONICET en el Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires (CIFICEN). La investigación es impulsada por un grupo de Investigación Tecnológica en Electricidad y Mecatrónica (Intelymec), dependiente de la Facultad de Ingeniería de Olavarría.
Una idea que comenzó en 2019
La investigación comenzó en 2019, cuando Jerez debía definir el tema de su beca doctoral. “Buscamos temas relacionados con el almacenamiento de energía, que estaba en auge en el mundo, y vimos que se estaba intentando valorizar residuos vegetales para la producción de carbones activados”, recordó. Fue entonces cuando apareció una posibilidad especialmente cercana, la yerba mate. “Consideramos inmediatamente la yerba mate porque es uno de los residuos más abundantes en el país”, contó.
Cuando comenzaron el trabajo, los antecedentes disponibles estaban principalmente vinculados con investigaciones que habían utilizado residuos de té. La apuesta por la yerba mate todavía era una hipótesis. Después de cuatro años de investigación, el equipo pudo comprobar que el residuo funcionaba como materia prima para obtener un carbón activado con buenas propiedades.
Del mate al carbón activado
El proceso puede explicarse en cinco etapas. Primero, la yerba mate usada se seca para eliminar la humedad. Luego se somete a un tratamiento térmico en un horno para carbonizarla. El material obtenido entra posteriormente en contacto con un agente químico y vuelve a recibir un tratamiento térmico para desarrollar una estructura con numerosos poros.
Después, el carbón se lava y se seca. El resultado es el carbón activado que puede utilizarse como material activo en los dispositivos de almacenamiento de energía. La estructura porosa es fundamental para estas aplicaciones, ya que permite obtener materiales con características adecuadas para interactuar con las cargas eléctricas dentro de un supercapacitor.
El proceso puede parecer sencillo a primera vista, pero el verdadero desafío comienza cuando se intenta abandonar la escala de laboratorio. “Ya saturamos la escala de laboratorio. Ahora buscamos financiamiento para aumentar la escala de producción del carbón activado”, explicó Jerez.
El proyecto de una planta piloto que quedó detenido
El equipo no solo había validado el material en el laboratorio. También había avanzado en el diseño de la infraestructura necesaria para llevar el proceso a una escala intermedia. “En 2023 ya teníamos todo el diseño de la planta y habíamos ganado un proyecto nacional, que nos daba el dinero para montar la planta piloto. Habíamos empezado a tener también muchas charlas con empresarios que estaban interesados en ser parte si el Estado ponía su parte”, describió Jerez.
Sin embargo, el financiamiento previsto no llegó. “En 2024, la gestión actual tendría que habernos dado el dinero para empezar y no sucedió y el proyecto se cayó, porque obviamente las empresas tampoco van a asumir todo el riesgo”, señaló con resignación.
La planta piloto era el eslabón indispensable entre la investigación y una eventual producción industrial. Con toda la evidencia obtenida durante años de trabajo, el proyecto no logra consolidarse por fuera de la idea y de la pequeña escala de prueba.
No se trata de pasar de un frasco de laboratorio a una fábrica de un día para el otro. La ingeniería necesita escalas intermedias: saber cuánto material se obtiene, cuánto cuesta, qué equipos hacen falta, qué variables deben controlarse y cómo se comporta el proceso fuera del laboratorio.
“Si a fines de 2023 nos hubieran otorgado el dinero que habíamos ganado, ya hubiéramos montado la planta piloto. En 2024 la hubiéramos hecho funcionar, en 2025 habríamos trabajado todo el año con la planta y hoy estaríamos en una instancia de hacer los cálculos para transferir a la industria”, explicó y mencionó que la planta, además, habría tenido un carácter pionero en Latinoamérica.
El desafío de pasar del laboratorio a la industria
El objetivo era desarrollar una planta piloto modular y móvil que permitiera reproducir el proceso a una escala mayor. La planta permitiría establecer los parámetros necesarios para diseñar una producción industrial y evaluar cómo trasladar la tecnología desarrollada en el laboratorio a un proceso de mayor volumen.
La falta de financiamiento impidió avanzar en esa etapa. El desarrollo tiene, además, un potencial económico. Según explicó Jerez, no existen muchas industrias dedicadas a producir carbón activado en el país y una parte importante del material utilizado actualmente debe ser importada.
Por eso, producirlo a partir de residuos disponibles localmente podría abrir una alternativa para sustituir importaciones y, al mismo tiempo, darle valor a materiales que actualmente son descartados.
Mucho más que almacenar energía
Los resultados obtenidos en el laboratorio no se limitan al almacenamiento energético. El carbón activado desarrollado a partir de residuos vegetales también mostró potencial para otras aplicaciones, entre ellas la remoción de metales pesados presentes en el agua y la captura de dióxido de carbono.
Estas posibilidades amplían el campo de aplicación de una tecnología que nació a partir de una pregunta concreta: qué hacer con un residuo que se genera todos los días y que, hasta ahora, tenía poco valor agregado.
La ciencia también necesita cooperación
Durante el desarrollo de la investigación, Florencia Jerez realizó una estancia en la Universidad Autónoma de Madrid, donde pudo avanzar en la adquisición de datos y realizar nuevas pruebas.
La experiencia le permitió acceder a equipamiento y recursos que contribuyeron al desarrollo del proyecto, pero también generó nuevos vínculos científicos. Durante su permanencia en España estableció contacto con un centro de investigación especializado en energía que manifestó interés en trabajar junto al equipo argentino para avanzar en el ensamblado de los dispositivos a una escala mayor.
El objetivo era conectar las distintas etapas: la investigación desarrollada en Argentina, la cooperación internacional, la construcción de una planta piloto y, finalmente, la posibilidad de llevar el material a una escala industrial.
Cuando un residuo se convierte en una oportunidad
La historia comenzó con una pregunta surgida durante una beca doctoral y con un residuo cotidiano, la yerba mate usada.
Años después, aquel material que terminaba descartado puede convertirse en la materia prima de un producto tecnológico vinculado con el almacenamiento de energía. El equipo llegó a diseñar una planta piloto, obtuvo un proyecto nacional para financiarla y comenzó a conversar con empresas interesadas en participar. Pero la falta de desembolso de los fondos dejó el desarrollo detenido antes de la etapa que permitiría calcular costos, ajustar equipos y evaluar su transferencia a la industria.
Para Florencia y su equipo, el próximo paso sigue dependiendo de conseguir los recursos necesarios para salir de la escala de laboratorio. El desafío es transformar una investigación científica en una tecnología aplicable a mayor escala. Y, en el camino, convertir un residuo abundante en Argentina en un material capaz de aportar a la transición energética y, potencialmente, reemplazar importaciones con producción nacional.