Las aguas residuales urbanas generan, tras su depuración, un subproducto incómodo: lodo con alto contenido orgánico. En España se calcula que cada año se producen más de un millón de toneladas en seco de estos fangos, un residuo que plantea un desafío medioambiental y logístico.
Investigadores del Instituto Químico para la Energía y el Medioambiente (IQUEMA) de la Universidad de Córdoba han propuesto una solución original: convertir ese lodo en materia prima para baterías de azufre, ofreciendo a la vez una salida circular para un residuo difícil de gestionar y una alternativa más sostenible a las baterías convencionales de litio.
Del váter de casa a batería para coche eléctrico
El estudio ha sido publicado en Science Direct y parte de una materia prima concreta: lodo procedente de la estación depuradora de Villaviciosa (Córdoba), explotada por EMPROACSA. Gracias al uso de un proceso biológico conocido como biodiscos, el fango adquiere una composición particular, con presencia de nitrógeno, fósforo y trazas metálicas, que favorece su comportamiento electroquímico una vez transformado.
Esa especificidad ha animado al equipo, formado por Almudena Benítez, Azahara Cardoso, Mª Carmen Gutiérrez, Juan Luis Gómez, Mª Ángeles Martín y Álvaro Caballero, a explorar su potencial como carbón activado para cátodos de baterías basadas en azufre.
El procedimiento experimental es sencillo en su planteamiento pero exige precisión técnica. El lodo se seca y pulveriza, después se trata químicamente con potasa (KOH) para aumentar su porosidad. A continuación se somete a pirolisis, un calentamiento controlado en ausencia de oxígeno, en hornos alrededor de 800 ºC, lo que convierte la materia orgánica en carbón de estructura conductora.
Ese carbón se mezcla en un molino de bolas con azufre, que queda “atrapado” en la matriz porosa y constituye el material activo del cátodo. El resultado, según los investigadores, es una matriz conductora capaz de sostener altas cargas de azufre y facilitar la inserción/extracción de iones durante la carga y descarga.
Baterías de litio-azufre
La química litio-azufre (Li-S) promete densidades energéticas superiores a las de las baterías de ion-litio y utiliza azufre, un subproducto abundante y barato, en lugar de metales críticos como cobalto o níquel.
Las investigadoras de IQUEMA señalan que, sobre el papel, esta tecnología puede multiplicar por tres la capacidad de una batería de litio-ion convencional, lo que, en un vehículo eléctrico, se traduce en más autonomía o en packs más ligeros para el mismo alcance: precisamente dos exigencias clave para la aceptación masiva de la tecnología.
Para almacenamiento de red (plantas solares/eólicas, microrredes), prima el coste y la sostenibilidad. Allí, usar lodo reciclado y azufre sería muy competitivo frente a tecnologías actuales (p.ej. baterías de flujo), sin depender de metales extraídos.
Otro beneficio clave es la reciclabilidad: al carecer de metales tóxicos, su recuperación al final de vida puede ser más sencilla. En resumen, se busca una batería sostenible: alta densidad con materiales reciclados.
IQUEMA viene trabajando desde hace tiempo en el uso de residuos como fuentes de carbono: antes exploraron subproductos agroalimentarios como los huesos de la aceituna, la cáscara de almendra o de pistacho e incluso restos de aguacate, pero esos materiales suelen tener ya otros usos industriales (energía, compostaje).
En cambio, los lodos de depuradora representan un residuo con menor valorización y, por ello, una oportunidad clara para la economía circular en municipios pequeños y medianos que generan estas corrientes y necesitan soluciones de gestión.
El proyecto no solo aporta una vía de reciclaje; también abre una hoja de ruta tecnológica. Al convertir residuos en materiales reciclados para almacenamiento energético, se reduce la huella ambiental asociada a la extracción de materias primas y, potencialmente, el coste por kWh de los packs. Además, las baterías Li-S presentan ventajas en la gestión del final de vida: su composición menos dependiente de metales críticos facilita procesos de reciclaje y recuperación.
Quedan retos por resolver. El mayor reto de las baterías Li-S era la degradación con los ciclos. La estabilidad a largo plazo, la retención de capacidad tras cientos de ciclos, y la transferencia del laboratorial al escalado industrial son pasos necesarios antes de ver estas celdas en un coche.
Gracias al carbono nanoestructurado, el prototipo cordobés logró un rendimiento excepcional: más de 1.200 mAh/g iniciales (~4× una Li-ion típica) y aún ~350 mAh/g después de 800 ciclos a alta velocidad. Estos valores indican una eficiencia de ciclo muy alta (coulómbica cercana al 100 %) y prometen buena estabilidad a largo plazo. En comparación, las Li-ion comerciales suelen rondar 250-300 mAh/g por unidad de masa activa.
La comparativa, en números, con las baterías de litio y el futuro del azufre
- Densidad energética: Li-S ≈550 Wh/kg frente a ~60–270 Wh/kg en Li-ion.
- Ciclos de vida: las Li-ion suelen superar 1.000 ciclos; las Li-S tradicionales quedaban en 300–500 (IQUEMA logró 800).
- Materiales: Li-S usan azufre (abundante y barato) en vez de cobalto/níquel caroslarge-battery.comhibridosyelectricos.com.
- Impacto ambiental: producir 1 kWh de Li-ion genera ~73 kg de CO₂. mientras que la Li-S de lodo recicla un residuo evitando esas emisiones.
- Reciclaje: más sencillo en Li-S por su composición simple, facilitando la separación de materiales al no contener metales críticos.
Otras tecnologías «verdes» (Li-ferrofosfato, Na-ion) priorizan seguridad y bajos costos a expensas de densidad. Las Li-S a base de lodo intentan unir alta capacidad con sostenibilidad.
Este proyecto es un ejemplo de economía circular: un residuo problemático se convierte en “recurso estratégico” para la transición energética. Según los investigadores, aporta “beneficio ambiental doble”: evita las emisiones de tratar lodos y recupera energía sin extraer metales tóxicos. Los costes finales estimados podrían ser menos de la mitad que hoy en día.