Los nanotubos de nitruro de boro mueven litio 31 veces más rápido

Un equipo de investigadores afirma que los nanotubos de nitruro de boro pueden mover iones de litio alrededor de 31 veces más rápido de lo esperado, a la vez que filtran muchos otros iones. Ese tipo de resultado puede despertar el interés de ingenieros de baterías e investigadores en desalinización, porque apunta a una membrana que es a la vez rápida y selectiva —rara e inquietantemente útil—.

Si el efecto se mantiene fuera de experimentos controlados, la misma estructura podría ayudar a recuperar litio de forma más eficiente a partir de salmueras y corrientes de desecho, o a convertir diferencias en la concentración de sal en electricidad utilizable. Eso la sitúa en el mismo terreno que otras membranas de transporte iónico que ahora se desarrollan para el tratamiento de agua, la generación de energía y la recuperación de materiales.

Cómo funciona la membrana de nanotubos de nitruro de boro

Para probar la idea, los investigadores construyeron una membrana a partir de millones de nanotubos cargados y la colocaron entre soluciones salinas de distinta concentración. Luego midieron el transporte iónico a través del montaje y hallaron que el litio se movía mucho más rápido de lo que predecía la teoría, mientras que otros iones eran retenidos con mucha más eficacia. En otras palabras: la membrana no solo deja pasar cosas; parece tener opiniones.

Esto importa porque el diseño de membranas suele imponer un compromiso entre velocidad y selectividad. Romper ese compromiso, aunque sea parcialmente, ofrece una vía hacia una extracción de litio más barata y sistemas electroquímicos más eficientes. Enfoques similares se han explorado con otros materiales nanoestructurados, pero este resultado destaca porque el transporte medido fue más rápido de lo que la teoría predecía y más rápido que lo observado anteriormente en sistemas similares, según los investigadores.

Extracción de litio y reciclaje de baterías

El objetivo comercial más obvio es la recuperación de litio. La demanda del metal ha subido a medida que las baterías se extienden por teléfonos, coches y almacenamiento en la red, y la industria aún depende en gran medida de procesos de extracción que pueden ser lentos, intensivos en agua o químicamente problemáticos. Una membrana que mueva preferentemente litio podría hacer tanto la extracción directa como el reciclaje de baterías más limpios y eficientes.

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• El litio atravesó el sistema alrededor de 31 veces más rápido de lo que sugería la teoría.
• Otros iones quedaron bloqueados con mayor eficacia de lo esperado.
• La membrana se construyó a partir de millones de nanotubos de nitruro de boro cargados.
• El equipo también demostró un pequeño dispositivo que convirtió diferencias de concentración de sal en electricidad.

Una pequeña fuente de energía con un truco familiar

Como prueba de concepto, los investigadores usaron el mismo montaje para generar electricidad a partir de una diferencia química entre soluciones salinas. La salida fue modesta, pero suficiente para hacer funcionar dispositivos simples como un reloj electrónico o una calculadora. No va a reemplazar una red eléctrica, pero demuestra que la membrana puede hacer más que separar iones: puede convertir la separación en energía.

La analogía biológica es útil aquí. Las anguilas eléctricas hacen algo bastante similar controlando el flujo iónico a través de células especializadas, y la naturaleza ha pasado mucho tiempo optimizando ese truco. La cuestión abierta ahora es si estos nanotubos pueden fabricarse lo bastante duraderos, baratos y escalables como para ser relevantes fuera del laboratorio. Si es así, la extracción de litio puede que no sea la única industria que preste atención.