Una mil millonésima parte de algo. Eso representa el concepto de “nano” que, en este caso, asociamos a nanopartículas y se refiere a la unidad de longitud metro. De ahí que se trata de partículas microscópicas, cuyo tamaño no hace justicia a la gran variedad de usos que hoy tienen. Aunque, justamente por su tamaño poseen propiedades impensadas. ¿Sabías que las nanopartículas pueden aumentar la capacidad de almacenamiento de energía de un aparato, o modificar la dureza, la resistencia o el peso de diversos materiales? Son solo algunos ejemplos.
En nanopartículas, justamente, se concentró el proyecto adjudicado en el concurso FONDEF IDeA I+D, iniciado el 2019, con el objetivo de producir nanopartículas de litio (Li), azufre (S) y carbono (C) para obtener una mayor capacidad de almacenamiento de energía. Estuvo a cargo de investigadores de la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), de manera conjunta con las empresas Nanotec S.A. y Protech SpA., que participaron como instituciones asociadas.
Para conocer los principales resultados y conversar sobre el potencial que tiene esta área de investigación de la CCHEN para las industrias de nanopartículas y energética en Chile, se realizó el evento de cierre del proyecto.
Lo novedoso del proyecto fue proponer un proceso con antorcha de plasma que permita construir un piloto para fabricar nanopartículas que actualmente no están disponibles para el mercado masivo debido a la dificultad para obtenerlas. En este sentido, el Director Ejecutivo de la CCHEN, Luis Huerta Torchio, destacó el profundo conocimiento en ciencia básica del área, de manera que las ideas surgieron naturalmente. “Junto con el acabado conocimiento de los fenómenos, celebro la creatividad de este análisis, que condujo a este proyecto”.
El proyecto fue dirigido por el Dr. Biswajit Bora de la CCHEN, y contó con la participación del Dr. Gonzalo Avaria, como director alterno, la Dra. Mirtha Ríos y el Dr. Julio Urzúa, junto a Daniela Ulloa y Pamela Quintuprai, en la gestión de soporte del proyecto, y Marcelo Vásquez, en el apoyo técnico, todos de la División de Investigación y Aplicaciones Nucleares de la Comisión.
Punto de encuentro del litio
El evento comenzó con una interesante charla a cargo del académico de la Universidad de Chile y asesor del Ministerio de Minería en el tema de litio y salares, Dr. Gonzalo Gutiérrez, quien se refirió al litio y a su valor agregado. Destacó que, en relación con el programa del Gobierno, en el tema minero y en particular a los temas de litio, es fundamental la búsqueda de valor agregado, “aguas arriba y aguas abajo”, es decir, en todo el proceso desde la explotación al uso en desarrollos tecnológicos. Destacó la próxima creación de un instituto de investigación en litio y salares, y el rol del Ministerio de Minería: “Hemos firmado un acuerdo con el consorcio de universidades estatales, para identificar los investigadores que trabajan en litio y salares y para, desde allí, articular al resto de investigadores que hay en el país. Con ese núcleo inicial, queremos empezar el diseño de este instituto para, en el primer semestre del próximo año, ya tener claridad y tal vez, tener creado el instituto de litio y salares”.
A continuación, el director del proyecto, Dr. Biswajit Bora, investigador del Centro de Investigación en la Intersección de Física de Plasmas, Materia y Complejidad (P2mc) de la CCHEN, abordó los principales resultados alcanzados. Entre ellos, señala que el desarrollo de nanopartículas de sulfuro de litio puede mejorar las características electroquímicas y de conductividad de este material y por lo tanto, su aplicación en almacenamiento energético. En relación con la tecnología de plasma usada en la investigación, destacó “el uso del método de expansión de plasma térmica supersónica, permite un control fino del tamaño de las nanopartículas, la distribución del tamaño, la fase y la composición, así como un uso más eficiente de los materiales”. Como resultado de este conocimiento, se logró producir nanopartículas de sulfuro de litio mezcladas, recubiertas o encapsuladas con carbono, de menos de 100 nanómetros, para lo que se establecieron, a su vez, el procedimiento y los parámetros para lograr la síntesis.
Posteriormente, tuvo lugar un interesante conversatorio a cargo de un panel experto, integrado por el Dr. Julio Urzúa Piña, director del Centro de Materiales para la Transición y Sostenibilidad Energética (METS) de la CCHEN, y Patricio Jarpa, gerente general de Nanotec Chile.
En este espacio, moderado por la investigadora Dra. Mirtha Ríos del Centro de Problemas y Transferencia de la CCHEN, Patricio Jarpa destacó que, al igual que con el cobre, en Nanotec piensan en el litio no sólo como un ‘commodity’, sino que para “darle un buen valor agregado y para eso estamos aprovechando la nanotecnología y aquí estamos, con estas “súper nanopartículas”, con estos aditivos especiales, lo que, sin duda, es un salto hacia adelante y ojalá podamos multiplicarlo “por cuatro, por seis o por diez”. Destacó que Nanotec tiene en el tema de energía el foco para los próximos años, concentrados en almacenamiento energético y con alianzas, para el conocimiento necesario, en otras organizaciones: “En Chile tenemos muy poco conocimiento de lo que sucede dentro de una batería. Tenemos que buscar alianzas que nos ayuden a entender mejor ese proceso y hacer mejores aditivos”.
Por su parte, Julio Urzúa reflexionó sobre el objetivo del proyecto, al destacar que la metodología aplicada para la síntesis de estas nanopartículas “es un proceso limpio”. “En general, la síntesis de nanopartículas genera residuos que hay que tratar o algún sustrato que puede ser contaminante o tóxico. Nuestro espíritu es que, si vamos a generar energías limpias, lo vamos a hacer con procesos limpios”, agregó. Señaló que para el METS ha sido muy gratificante hacer este aporte de valor agregado del litio, que se suman a investigaciones que este Centro I+D de la CCHEN ha hecho en otros temas ligados a este metal. “Esperamos que esta etapa sea solo el comienzo de un periodo de grandes acuerdos y generación de valor público”, destacó.
En esa línea, con esta actividad, la CCHEN impulsa el trabajo conjunto de dos de sus centros de investigación, P2mc y METS, para su vinculación con más actores de la sociedad involucrados con la sostenibilidad energética y el valor agregado de los nuevos materiales basados en minerales.
