INESC TEC ha desarrollado una innovadora tecnología láser que transforma el diagnóstico de baterías y mejora la industria del reciclaje de madera, impulsando así la economía circular.
Tecnología de plasma inducido por láser promete revolucionar el diagnóstico de baterías y la industria de reciclaje de madera.
La investigación liderada por el Instituto de Ingeniería de Sistemas y Computadores, Tecnología y Ciencia (INESC TEC) ha presentado recientemente una solución innovadora que podría integrarse en centros de reciclaje, fábricas de baterías y plantas de tratamiento de residuos. Esta propuesta se detalla en dos estudios publicados en revistas científicas reconocidas, donde se expone un enfoque escalable para apoyar los esfuerzos hacia una economía circular en sectores estratégicos.
Los investigadores han identificado dos aplicaciones transformadoras: el diagnóstico de baterías y la triagem de residuos. La clave radica en el uso de luz a través de una técnica conocida como espectroscopia de emisión óptica, o LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy), que permite detectar la composición elemental de las muestras analizadas.
El proceso consiste en dirigir un impulso de láser de alta densidad energética sobre la superficie del material, lo que provoca su vaporización y genera un plasma a temperaturas extremadamente altas. Este plasma, al enfriarse, emite luz que los científicos pueden analizar para identificar los elementos presentes. Una aplicación potencial es el estudio de los electrodos en baterías para entender mejor el comportamiento y la deposición del litio, un aspecto crucial para optimizar tanto el rendimiento como la seguridad de las baterías del futuro, según explica Diana Guimarães, investigadora del INESC TEC y autora principal del estudio publicado en el Journal of Power Sources.
En sus investigaciones, se aplicó esta técnica para realizar un análisis post-mortem de colectores de corriente en baterías sólidas. Esta metodología no solo permite monitorear la degradación y el potencial reciclaje de estas baterías, sino que también puede iniciarse sin requerir preparaciones complejas o procesamiento químico.
"Los resultados obtenidos pueden contribuir al desarrollo de baterías más duraderas y sostenibles, alineándose con los objetivos globales sobre transición energética y movilidad eléctrica", afirma Guimarães. Su método ha mostrado evidencias visuales directas sobre los patrones de degradación del litio en las arquitecturas modernas de baterías, facilitando diagnósticos más rápidos con un impacto ambiental mínimo.
A medida que la Unión Europea avanza hacia la neutralidad en emisiones de carbono para 2050, las baterías recargables emergen como componentes esenciales para disminuir la dependencia energética respecto a combustibles fósiles. Este estudio se centra particularmente en las baterías diseñadas sin un ánodo físico – una configuración compleja desarrollada por investigadores de la Facultad de Ingeniería de la U.Porto (FEUP).
El potencial escalable del uso del plasma inducido por láser también se evidencia en otro estudio donde se desarrolló un método LIBS simplificado. Esta técnica no solo identifica elementos peligrosos presentes en madera reciclada, sino que ofrece resultados visuales intuitivos que facilitan su integración en procesos industriales reales. Esto permite tomar decisiones más rápidas directamente en el lugar, según destaca Guimarães.
A pesar de que la industria del reciclaje maderero es un ejemplo positivo en cuanto a la adopción de materiales reciclados – como ocurre con contrachapados compuestos hasta un 75% por madera reciclada – gestionar y reutilizar residuos sigue siendo complicado debido a contaminantes frecuentes como arsénico y cadmio, clasificados como carcinógenos por la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC).
A menudo, los métodos tradicionales controlan calidad únicamente al final del proceso productivo, lo cual resulta en detecciones tardías que llevan al descarte del producto. La propuesta presentada por los investigadores podría mejorar significativamente este aspecto al extenderse hacia procesos industriales más amplios.
"Este trabajo forma parte de una visión más amplia que hemos estado desarrollando en INESC TEC, donde integramos espectroscopía avanzada e imagen espectral dentro de instrumentos multimodales destinados a monitorización industrial en tiempo real", concluye Diana Guimarães.