Los militares experimentan con las pilas que llevaremos en los bolsillos dentro de unos años
Si el invento de Nanograf funciona, las baterías basadas en el grafeno acabarán llegando al mercado comercial
Lawrence Fishburne muestra una pila a la cámara en 'Matrix' (1999). | Warner Bros. España
Van cargados hasta arriba. Llevan visores nocturnos, designadores láser, radios encriptadas, linternas LED, dispositivos GPS, inhibidores de señales radioeléctricas, miras optoelectrónicas en sus armas, drones de bolsillo y hasta computadoras portátiles. Todo esto funciona con electricidad, y a nadie escapa que en el campo de batalla no hay enchufes, así que todo depende de una cosa: las pilas que lleven en sus bolsillos.
Durante un despliegue, un soldado moderno puede llevar hasta 45 kilos de equipo a cuestas. De toda esa carga, alrededor de nueve kilos son dispositivos de almacenaje de energía eléctrica, esto es, pilas y baterías. Esta cantidad puede variar dependiendo de la función, tiempo de las misiones encomendadas, o duración del despliegue. A esto hay que añadir la necesidad de reabastecimiento remoto, esto es, donde enchufarlo todo para recargarlo si es necesario.
Lo que se persigue es una mayor duración, llevar menos carga encima, mayores periodos entre recargas, y posibilidades de interoperatividad. Esto último casa con factores estratégicos de suministro; tener un único proveedor de pilas estandarizadas simplifica la mecánica interna y aporta flexibilidad al proceso. Aligerar toda esta carga, que los soldados puedan desplazarse y moverse con algo más de libertad, y defenderse mejor puede residir en un material del que se sabe mucho y se usa poco, el grafeno.
Es un derivado del carbono, así que es muy fácil encontrarlo en la naturaleza. Si resulta relativamente sencillo obtenerlo en cantidades pequeñas y a nivel de laboratorio, resulta muy complicado conseguirlo a niveles industriales. Su proceso fabril es lento y delicado, de ahí la escasa implantación de un material que tiene innumerables propiedades, con especial utilidad en los modernos sistemas tecnológicos.
Conscientes de esa necesidad, el US Army ha firmado un contrato de desarrollo de esta tecnología con Nanograf. El plan no es otro que subvencionar el desarrollo de las pilas tipo SOG, que es el acrónimo en inglés del óxido de silicio y grafeno. La aplicación básica no será el uso en coches, drones, o dispositivos de gran tamaño, sino los más pequeños y compactos, con una radio de pilas como ejemplo de partida.
Nanograf se ha embarcado en la aventura de crear un producto final mejor, más ligero y eficiente. Si le funciona, puede ser lo que acabe con uno de los problemas fundamentales del siglo XXI, y ese es el almacenamiento de la energía, sobre todo el de uso a diario y más cercano a las personas.
Hay dos peleas aquí. Una es la búsqueda de una mayor densidad a cambio del mismo peso, o al menos la misma cantidad de energía con un tamaño menor. La otra es reducir los costes a la hora de producir el grafeno en las cantidades necesarias, que es mucha. Toda nueva tecnología suele ser cara, y son los llamados early adopters –los primeros usuarios– los que asumen la carga inicial de la financiación en todo el proceso de desarrollo. Este es el papel que aparentemente va a asumir en este campo el ejército americano.
Hay un elemento extra que aporta un problema añadido. China fabrica más del 80 % de baterías de ion litio del mundo, que son las más usadas. Los ejércitos no quieren depender de los asiáticos por razones obvias, y la búsqueda de soluciones alternativas en Occidente pasa a ser una necesidad estratégica.
Ventajas y también pegas
Las pilas SOG son un 15 % más ligeras, y prolongan su duración en esa misma medida. Sus celdas ofrecen un 20 % más de rango energético, un 50 % más de tiempo de uso que las de litio habituales, y se cargan hasta 10 veces más rápido.
El grafeno es uno de los mejores conductores de la electricidad y el calor que se conocen. Al generarse, crea un andamiaje a nivel atómico parecido al panel de abeja, en el que se acumulan las partículas de silicio de muy pequeño tamaño en el ánodo. Los electrones viajan de forma fácil y ordenada a través del grafeno, y de esta forma se construye una magnífica autopista para los electrones, a los que no solo mueve, sino que además almacena.
También tiene pegas y limitaciones. El grafito es fácil de encontrar en la naturaleza y con costes reducidos, pero crear grafeno es muy distinto. Su manipulación se torna en compleja con esos tamaños, y aunque su construcción a nivel de laboratorio sea sencilla, a nivel industrial es cara. Para conseguirlo, se corta en lonchas de un bloque de grafito con la ayuda de un láser, y por ello su transformación es lenta y compleja, lo que incide en el coste final de producción.
Nanograf ha desarrollado un método que se puede escalar, y su fórmula de elaboración es aplicable a cualquier cadena de construcción preexistente de baterías de óxido de silicio. El pasado verano han ensamblado su primera pila de uso militar, la llamada M38 18650, que de momento se encuentra en periodo de pruebas, aunque no se está llevando al campo de batalla.
Un mercado en ascenso
Solo en España, se venden aproximadamente 400 millones de unidades de pilas y acumuladores al año. Esto equivale a unas 15.000 toneladas, que pasan a ser unas 200.000 en todo el conjunto de la Unión Europea. Si extrapolamos las cifras a nivel global, los números se disparan.
Este mercado movió en 2023 alrededor de 12.000 millones de euros, y se espera que crezca a una tasa anual compuesta del 6,12 % hasta 2031. Este crecimiento indica un consumo continuo y en aumento de pilas desechables en todo el mundo. Reciclar sus elementos, reutilizarlos, y la logística y costes de todo el proceso se podrían reducir si se cambiase la tecnología.
Si el invento de Nanograf funciona, acabará llegando al mercado comercial como ya lo hicieron otros inventos de origen militar. Desde el GPS a comida en lata, los bolígrafos de glucosa para diabéticos o cámaras digitales, los todoterrenos o la maquinilla de afeitar. Todos ellos han sido inventos que un soldado experimentó antes.
