Energia-iturri egokituak: planetaren mugen barruan ekodiseinatutako bateria eramangarriak

Marina Navarro-Segarra, Mikel Undagoitia, Carles Tortosa, Andrea Ugalde eta Juan Pablo Esquivel

Teknologia digitalek funtsezko zeregina hartu dute gizartearen garapenean, eraldaketa globala eragin baitute ekonomia-, gizarte- eta ingurumen-dimentsioetan. Digitalizazioak, eguneroko bizitzan erosotasuna eta eraginkortasuna emateaz gain, ekitateari eta aukerak sortzeari ere laguntzen dio. Hala ere, eraldaketa digital horrek eztabaida bizia piztu du gizartean eragin positiboa, iraunkorra eta bidezkoa bermatzeko moduari buruz.

Gizartearen mendekotasun digitala handitu ahala, produktu gehienen bizi-zikloa laburtzen ari da. Teknologiaren garapen azkarrak eta kontsumitzaileen eskaera gero eta handiagoak gailu elektriko eta elektronikoen hondakin (GEEH) ugari sortzea eragin du. Nazio Batuen Erakundearen Mugaz Gaindiko Hondakin Elektronikoen Fluxuen Mundu Mailako Monitorearen azken txostenaren arabera, 2019. urtean 53,6 milioi tona metriko hondakin elektroniko sortu ziren mundu osoan zehar. Hau da, 7,3 kilogramo munduko biztanle bakoitzeko. Europa, bereziki, lehen postuan dago biztanleko hondakin elektronikoen sorrerari dagokionez, 16,2 kg biztanle bakoitzeko. Aurreikuspenen arabera, hondakin elektronikoen kopurua handitu egingo da. Mundu mailan, 2030erako hondakin elektronikoen sorrera 74,7 milioi tona metrikora iritsiko da, eta 2050erako 110 milioi tona metrikora ere irits liteke. Dena den, herrialdeen eta erakundeen hondakin elektronikoen kudeaketaren alde egindako ahaleginak izan diren arren, 2019. urtean jasotako hondakin guztien % 17,4a soilik birziklatu zen era egokian mundu mailan.

Bateriak gailu elektroniko eramangarrien funtsezko osagaiak dira. Horiek energia-dentsitate handiak gorde ditzakete, eta, hortaz, tresna elektroniko eramangarrien energia-iturri gisa erabil daitezke. Hala ere, bateria eramangarri horien balio-kateek ekipamendu elektriko eta elektronikoek dituzten antzeko erronka etiko eta ekologikoei aurre egin behar diete. Izan ere, energia biltegiratzeko teknologia gehienek konposatu arriskutsuak erabiltzen dituzte, hala nola metal astunak edota konposatu kimiko toxikoak (litioa, kadmioa, manganesoa, kobrea, zinka, kobaltoa, etab.). Konposatu horiek urriak dira, eta munduko eremu espezifikoetan topatzen dira. Ingurumenerako oso kaltegarriak izateaz gain, kokapen estrategiko horien mendekotasuna gatazka geopolitiko, lan-baldintza arriskutsu eta etika gutxiko hornikuntza-kateekin lotuta dago.

Baterien bizitza baliagarriaren amaiera (BBA) da horien bizitza-ziklo guztiaren etapa kezkagarrienetarikoa. Hainbat herrialdetako gobernuek ingurumen-politiketan aurrerapen handiak egin dituzten arren, bateria eramangarrien biltze-tasa ez da oraindik nahikoa. Izan ere, 2020. urtean, bateria mota horien 220 kilotona saldu ziren Europar Batasunean, eta biltze-tasa soilik % 47koa izan zen. Ondorioz, baztertutako unitate gehienak arduragabekeriaz manipulatzen dira, GEEHen kudeaketa informala lagunduz eta arautu gabeko birziklatze-lekuetan amaituz. Ikuspegi orokor batetik, hutsune bat dago bateria eramangarrien BBA agertokien ingurumen-inpaktuei buruz eskuragarri dauden datuetan, eta horrek agerian uzten du ez dagoela formalki dokumentatutako unitaterik.

Bateria eramangarriek ingurumenean sortzen dituzten kalteak ekiditeko eta garapen teknologiko jasangarriaren adibide bihurtzeko, ezinbestekoa da baterien balio-katean erabateko aldaketa burutzea. Ildo horretan, Europako bateriei buruzko zuzentarauak legedi berria ezarri du. Legedi berri horren arabera, bateria berriak garatzeko kontuan hartuko da horien bizi-zikloaren etapa guztiak jasangarriak izatea. Erregulazio horrek bereziki lehengai urrien erabilera murriztea eta birziklapen-tasa hobetzea du helburu. Zuzentarauak Europar Batasuna energiaren sektorean autosufiziente izatea bilatzen du, eta mugikortasun elektronikoa eta energia geldikorra biltegiratzeko sistemen sektoreei zuzenduta dago bereziki. Batzuetan, politika horiek nekez aplikatzen zaizkie bateria eramangarriei, mota desberdineko aplikazioak dituztelako, toki anitzetan agertzen direlako eta erantzukizun zuzena erabiltzaileari dagokiolako.

Gaur egun, energia-iturri eramangarriei buruzko ikerketa-arloan, ekimen gehienak baterien errendimendua hobetzera bideratuta daude. Ikerkuntza-talde askok dihardute energia-dentsitate handiko material berrien aurkikuntzan eta garapenean. Bateria sekundarioen kasuan, ziklagarritasun handiko materialak ere bilatzen dituzte. Hala ere, baterien errendimenduari emandako gehiegizko arreta horrek eklipsatu egin ditu baterien balio-katearen jasangarritasuna dimentsio teknikoan, ingurumenekoan, ekonomikoan eta sozialean ezartzen duten beste adierazle batzuk.

Gauzak horrela, ekodiseinuaren printzipioak barneratu ditugu gure ikerkuntzan, bateria eramangarrien bizi-zikloa birpentsatzeko, eta hori gauzatzeko zenbait lehentasun ezartzeko. Horrela, hazkunde ekonomikoari buruzko eztabaidetan oinarrituta, kontuan hartu ditugu baterien sorrera eta diseinua gauzatzeko zenbait adierazle, hala nola materialen toxikotasuna, hornidura-katearen etika, baterien efizientzia eta horien bizitza baliagarriaren amaiera. Parametro horiek aplikatuz, baterien jasangarritasuna bermatzeko lehenengo muga bat ezarri dugu. Bestalde, bateria eramangarrien errendimendua —potentzia, operazio-denbora edo fabrikazio lehiakorrari dagokionez— sistemaren oinarria definitzen duen funtsezko eskaera gisa ezartzen da. Horrela, bateriaren diseinua zainduz eta aplikazioari egokitutako baterien kontzeptua kontuan hartuz, bateria eramangarrien bizi-zikloa gune seguru honetan mantendu nahi dugu, irudiak erakusten duen moduan. Aurrera eramateko, bateria horien garapena beren aplikazioaren balio-katearekin lotzen da, eta, horrela, energia-iturriaren bizitza baliagarriaren amaiera aplikazioaren arabera birdefinitzea lortzen da. Ingurumenarekiko jasangarritasuna funtsezko lehentasuna da baterien sorrera eta aplikazioa bideratzeko, lehengaietatik bizitza baliagarriaren amaieraraino, metodologia estandarizatuetan oinarrituz.

Urteetan zehar ekodiseinatutako energia-iturrien adibide ugari aurkeztu ondoren, ikuspegi hau proposatu dugu bateria eramangarri jasangarriak garatzeko¹. Adibidez, diagnostiko-gailu eramangarriak elikatzeko, alboko fluxuko saiakuntza-formatuan oinarritutako paperezko bateria bat aurkeztu genuen². Gainera, bizi-zikloaren amaierarako kudeaketa alternatiboak dituzten bateria eramangarriak garatu ditugu, hala nola papera edo kartoia birziklatzeko sistemetan txertatzeko modukoak ontzi adimendunetako aplikazioetarako, edo biodegradagarriak eta konpostagarriak direnak ingurumenaren monitorizaziorako nahiz nekazaritza zehatzeko aplikazioetarako^3–5.

Proposatutako planteamenduak bateria eramangarrien bizi-zikloaren birdefinizioari buruzko eztabaida piztu nahi du, ingurumen-kontzientziaren esparruan garapen teknologiko jasangarriaren eredu baterantz eboluzionatzeko.

Esker onak

Egileek eskerrak eman nahi dituzte BIDEKO (PLEC2021-007801), EDNA (MCIN/AIE, PID2022-139250OB-C31) eta URDIN (PID2025-172870OB-I00) proiektuen dirulaguntzagatik. Proiektu horiek MCIN/AEI/10.13039/501100011033 eta Europar Batasuneko NextGenerationEU/PRTR erakundeek finantzatu dituzte.

Erreferentzia bibliografikoak:

1. Navarro-Segarra, M. & Esquivel, J. P. A Rationale for the Development of Sustainable Biodegradable Batteries. in Sustainable Energy Storage in the Scope of Circular Economy 123–143 (John Wiley & Sons, Ltd, 2023).
2. Esquivel, J. P., Campo, F. J. D., Fuente, J. L. G. D. L., Rojas, S. & Sabaté, N. Microfluidic fuel cells on paper: meeting the power needs of next generation lateral flow devices. Energy & Environmental Science 7, 1.744–1.749 (2014).
3. Navarro-Segarra, M. et al. A plant-like battery: a biodegradable power source ecodesigned for precision agriculture. Energy & Environmental Science 2.900–2.915 (2022) doi:10.1039/d2ee00597b.
4. Esquivel, J. P. et al. A Metal‐Free and Biotically Degradable Battery for Portable Single‐Use Applications. Advanced Energy Materials 7, 1700275 (2017).
5. Navarro-Segarra, M. et al. Designed-by-purpose power sources: a cardboard primary battery for smart packaging. Energy Environ. Sci. 17, 5.639–5.652 (2024).

Egileez:

Marina Navarro-Segarra, Mikel Undagoitia, Carles Tortosa, Andrea Ugalde eta Juan Pablo Esquivel Basque Center for Materials ikerketa-zentroko ikertzaileak dira.