El lodo metalúrgico, caracterizado por tener alta presencia de hierro y aluminio en forma de óxidos que ayudan a la conductividad, se utiliza como medio conductor de iones (electrolito) en un generador de energía –en este caso una pila– que se podría adaptar a dispositivos como controles de televisores, videojuegos y otros equipos electrónicos. 

Esta pila eléctrica es primaria, es decir que no se puede recargar, por lo cual tiene una sola vida útil y la reacción electroquímica se da en un solo sentido, contrario a lo que ocurre con una pila secundaria, que se puede recargar un número determinado de veces. 

El diseño es de Laura Echeverry Cardona, estudiante de la Maestría en Ciencias-Física de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Manizales, quien lo logró después de realizar un estudio de procesos de óxido-reducción en residuos metalúrgicos. 

Residuos contaminantes 

En la capital de Caldas se producen cerca de 100 toneladas de residuos metalúrgicos al año, que se convierten en contaminantes ambientales, tanto por su gran volumen como por sus características corrosivas. 

A raíz de esta problemática, la estudiante Echeverry creó este prototipo que pesa cerca de 116 gramos y consta de dos electrodos, en este caso un ánodo de lámina de zinc y un cátodo de carbono, que están sumergidos en el lodo metalúrgico que actúa como electrolito. 

Para mejorar el comportamiento del lodo metalúrgico, el cual presenta deficiencia de almacenamiento de carga, la investigadora le añadió cloruro de sodio (NaCl), es decir sal común.

Este compuesto suple las funciones de los electrolitos comerciales, entre los que se encuentran hidróxido de potasio, cloruro de zinc y sulfato de cadmio, que no son amigables con el medioambiente.

Durante la investigación se realizaron técnicas de caracterización como difracción de rayos X (XRD), análisis de celda de energía de un potenciostato/galvanostato y espectroscopia infrarroja transformada de Fourier (FT-IR), lo cual permitió concluir que el lodo metalúrgico con el NaCl alcanzó una capacidad de carga más alta que una pila comercial. 

“Su funcionamiento se basa en un proceso de óxido-reducción que consiste en la reacción de los electrodos con el electrolito. El ánodo pierde electrones que son transferidos al cátodo –por el lodo metalúrgico más el cloruro–, que gana electrones”, indicó la estudiante de maestría. 

Esta investigación contó con el apoyo del profesor Belarmino Segura Giraldo, coordinador de la Maestría en Ciencias-Física de la U.N. Sede Manizales. 

Como trabajo futuro, la estudiante de la U.N. desarrollará el estudio de energías alternativas viables en procesos de oxidación en celdas de combustible microbianas mediante el uso de residuos metalúrgicos.