La fiebre del vanadio

Se decía que un pelo que cayera sobre una espada de acero de Damasco quedaría limpiamente cortado en dos. Ahora sabemos que el secreto de las poderosas cimitarras musulmanas que inspiraban terror a los cruzados cristianos era el vanadio, un elemento entonces desconocido que se extraía junto con el hierro, y que hoy se emplea en la industria para aumentar la fuerza del acero. Pero más allá de esa utilidad ancestral, el todavía poco conocido vanadio espera un boom de popularidad en los próximos años. Es un nuevo material de interés para las energías renovables, por sus peculiares propiedades químicas, que permiten fabricar baterías más eficientes para almacenar la energía de las instalaciones solares y eólicas.

El primer descubridor del vanadio fue el español Andrés Manuel del Río, una figura poco conocida en su país que se codeó con personajes de la talla del naturalista alemán Alexander von Humboldt y el químico francés Antoine Lavoisier, del que fue discípulo. Con la llegada de la Revolución Francesa, se dice que Del Río huyó disfrazado de aguador y así evitó compartir con su aristocrático mentor la muerte en la guillotina. Emigrado a México, en 1801 descubrió un mineral de “plomo pardo” del que sospechaba que contenía un nuevo elemento, al que llamó eritronio. La muestra fue entregada a Von Humboldt y analizada en Europa, pero la conclusión fue que no se trataba de un nuevo elemento sino del ya conocido cromo.

En abril de 1830 el sueco Nils Gabriel Sefström redescubrió el vanadio. Lo encontró en un mineral de hierro y él sí consiguió demostrar que se trataba de un nuevo metal. Tras barajar nombres como odinio y erian, finalmente lo bautizó en honor a la diosa nórdica Vanadis, símbolo de la belleza y la fertilidad.

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El vanadio es un metal con unas peculiares propiedades químicas. Crédito: elementsales.com

Pronto se atribuyó al vanadio el secreto de las espadas árabes, pues se comprobó que, añadido al acero en pequeñas cantidades, producía aleaciones más fuertes. El magnate Henry Ford lo empleó en la carrocería de su famoso modelo T, el automóvil que puso al volante a la clase media estadounidense. Durante el siglo XX, el uso del vanadio se extendió para aplicaciones en las que se necesita un acero especialmente fuerte e inalterable al calor, como en ciertas herramientas, máquinas industriales y estructuras de construcción.

Baterías más estables y duraderas

La gran peculiaridad del vanadio es que puede presentar cuatro estados de oxidación distintos en solución, algo bastante inusual. Según explica a OpenMind el experto Dieter Rehder, químico y profesor de la Universidad de Hamburgo (Alemania), el vanadio “en el proceso de carga y descarga puede almacenar y liberar cuatro electrones por cada átomo. Esto convierte a los compuestos del vanadio en materiales de almacenaje particularmente eficientes para las baterías”.

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Las baterías de vanadio son grandes como camiones. Crédito: American Vanadium

Las llamadas baterías de flujo almacenan energía eléctrica en forma química, gracias al intercambio de iones a través de una membrana que separa dos soluciones de compuestos en distinto nivel de oxidación. La ventaja del vanadio es que sus cuatro estados de oxidación permiten fabricar baterías estables y duraderas, que son especialmente útiles cuando la fuente de energía no es constante: por ejemplo, en los casos de la solar y la eólica. El viento es naturalmente variable, y la energía solar se produce solo de día, precisamente cuando ciertos usos de la electricidad, como la iluminación, no son necesarios. Las baterías de flujo de vanadio permiten almacenar la energía electroquímica durante horas y suministrarla después dosificadamente en función de la demanda.

Limitaciones tecnológicas y preocupaciones ambientales

Sin embargo, toda tecnología tiene sus limitaciones. La primera es el tamaño. No se trata de una opción para usos portátiles: las baterías son grandes como camiones. Otro inconveniente es el precio. Y no es que el vanadio sea escaso; es el 22º elemento más abundante en la corteza terrestre, por delante de metales bastante comunes como el cobre o el cinc. El problema es que “la mayoría está disperso a través de la corteza terrestre y los océanos, y el enriquecimiento a partir de estas fuentes no es una tarea fácil”, apunta Rehder, autor del libro Bioinorganic Vanadium Chemistry (Wiley, 2008). A partir del mineral la extracción no es complicada, aunque sí contaminante: “La minería y el procesamiento del vanadio pueden ir acompañados de descargas relativamente altas de pentóxido de vanadio V2O5, que es, hasta cierto punto, tóxico por inhalación”, señala Rehder. “Las concentraciones altas de vanadio también pueden ser peligrosas para los animales y las plantas”.

El 90% de la producción mundial de vanadio se emplea para aleaciones de acero y como catalizador, por ejemplo en la obtención de ácido sulfúrico. China, el principal productor, absorbe también la mayor parte del consumo para abastecer su propio boom de la construcción, lo que deja poco suministro disponible para otros usos. Por este motivo el fabricante de baterías Imergy recurre al reciclaje de cenizas volantes y escoria procedentes de la fabricación del acero.

Rehder menciona como posible fuente alternativa el agua marina, pero hay otro recurso quizá más aprovechable: “Algunos habitantes marinos, en particular las ascidias, son capaces de acumular vanadio del agua en un factor de hasta diez millones”, indica. Algo parecido sucede en tierra con la seta alucinógena Amanita muscaria. Una posibilidad sería aprender a copiar en la industria lo que estos organismos hacen en la naturaleza con un metal, el vanadio, que promete ser cada vez más preciado.

 

Javier Yanes para Ventana al Conocimiento

@yanes68