La startup Alsym Energy, cofundada por el profesor Kripa Varanasi, espera que sus baterías puedan conectar las energías renovables con el sector industrial y más allá.
Las baterías de iones de litio son los caballos de batalla de la electrónica doméstica y están impulsando una revolución eléctrica en el transporte, pero no son adecuadas para todas las aplicaciones.
Una desventaja clave es su inflamabilidad y toxicidad, que hacen que el almacenamiento de energía de iones de litio a gran escala no sea adecuado para centros urbanos densamente poblados y cerca de plantas de procesamiento de metales o de fabricación de productos químicos.
Ahora, Alsym Energy ha desarrollado una alternativa no inflamable y no tóxica a las baterías de iones de litio para ayudar a las energías renovables, como la eólica y la solar, a cubrir la brecha en una gama más amplia de sectores. Los electrodos de la empresa utilizan materiales relativamente estables y abundantes, y su electrolito es principalmente agua con algunos aditivos no tóxicos.
“Las energías renovables son intermitentes, por lo que se necesita almacenamiento, y para resolver realmente el problema de la descarbonización, debemos poder fabricar estas baterías en cualquier lugar a bajo costo”, dice el cofundador de Alsym y profesor del MIT, Kripa Varanasi.
La empresa cree que sus baterías, que actualmente están siendo probadas por clientes potenciales en todo el mundo, tienen un enorme potencial para descarbonizar el sector manufacturero industrial de altas emisiones, y ven otras aplicaciones que van desde la minería hasta el suministro de energía a centros de datos, hogares y servicios públicos.
“Estamos permitiendo una descarbonización de los mercados que antes no era posible”, afirma Mukesh Chatter, cofundador y director ejecutivo de Alsym. “Ninguna planta química o siderúrgica se atrevería a colocar una batería de litio cerca de sus instalaciones debido a su inflamabilidad, y las emisiones industriales son un problema mucho mayor que los automóviles de pasajeros. Con este enfoque, podemos ofrecer un nuevo camino”.
Ayudando a mil millones de personas
Chatter fundó una empresa de telecomunicaciones con los emprendedores en serie y miembros de larga data de la comunidad del MIT Ray Stata ’57, SM ’58 y Alec Dingee ’52 en 1997. Desde que la empresa fue adquirida en 1999, Chatter y su esposa han iniciado otras empresas e invertido en algunas nuevas empresas, pero después de perder a su madre por cáncer en 2012, Chatter decidió que quería maximizar su impacto trabajando solo en tecnologías que pudieran llegar a mil millones de personas o más.
El problema en el que Chatter decidió centrarse fue el acceso a la electricidad.
“La intención era iluminar los hogares de al menos mil millones de personas en todo el mundo que no tenían electricidad o que sólo la tenían a tiempo, condenándolas básicamente a una vida de pobreza en el siglo XIX”, afirma Chatter. “Cuando no tienes acceso a la electricidad, tampoco tienes internet, teléfonos móviles, educación, etc.”.
Para resolver el problema, Chatter decidió financiar la investigación de un nuevo tipo de batería. La batería tenía que ser lo suficientemente barata como para ser adoptada en entornos de bajos recursos, lo suficientemente segura como para ser utilizada en zonas concurridas y lo suficientemente funcional como para soportar dos bombillas, un ventilador, un refrigerador y un módem de Internet.
Al principio, Chatter se sorprendió de la poca gente interesada en iniciar la investigación, incluso entre investigadores de las mejores universidades del mundo.
“Es un problema candente, pero el riesgo de fracaso era tan alto que nadie quería correr el riesgo”, recuerda Chatter.
Finalmente encontró a sus socios en Varanasi: el profesor del Instituto Politécnico Rensselaer Nikhil Koratkar y el investigador de Rensselaer Rahul Mukherjee. Varanasi, que señala que lleva 22 años en el MIT, dice que la cultura del instituto le dio la confianza necesaria para afrontar grandes problemas.
“Mis estudiantes, posdoctorados y colegas son una inspiración para mí”, afirma. “El ecosistema del MIT nos infunde esta determinación para afrontar problemas que parecen insuperables”.
Varanasi dirige un laboratorio interdisciplinario en el MIT dedicado a comprender los fenómenos fisicoquímicos y biológicos. Su investigación ha impulsado la creación de materiales, dispositivos, productos y procesos para abordar desafíos en los sectores de la energía, la agricultura y otros, así como la creación de empresas emergentes para comercializar este trabajo.
“Trabajar en las intersecciones de la materia me ha abierto muchas nuevas vías de investigación en diversos campos, y el MIT me ha proporcionado la libertad creativa para explorar, descubrir, aprender y aplicar ese conocimiento para resolver desafíos críticos”, afirma. “Pude aprovechar en gran medida mis aprendizajes cuando nos propusimos desarrollar la nueva tecnología de baterías”.
El equipo fundador de Alsym comenzó intentando diseñar una batería desde cero basándose en nuevos materiales que pudieran ajustarse a los parámetros definidos por Chatter. Para que no fuera inflamable ni tóxica, los fundadores querían evitar el litio y el cobalto.
Después de evaluar muchas químicas diferentes, los fundadores se decidieron por el enfoque actual de Alsym, que se finalizó en 2020.
Aunque la composición completa de la batería de Alsym todavía no se conoce porque la empresa está a la espera de que se le concedan las patentes, uno de los electrodos de Alsym está hecho principalmente de óxido de manganeso, mientras que el otro está hecho principalmente de óxido metálico. El electrolito es principalmente agua.
La nueva composición química de las baterías de Alsym tiene varias ventajas. Como la batería es inherentemente más segura y sostenible que las de iones de litio, la empresa no necesita las mismas protecciones de seguridad ni equipos de refrigeración, y puede colocar sus baterías cerca unas de otras sin temor a incendios o explosiones. Varanasi también afirma que la batería se puede fabricar en cualquiera de las plantas de iones de litio actuales con cambios mínimos y a un coste operativo significativamente menor.
“Estamos muy entusiasmados en este momento”, dice Chatter. “Empezamos queriendo iluminar los hogares de 1.000 millones de personas y ahora, además del objetivo original, tenemos la oportunidad de influir en todo el planeta si logramos reducir las emisiones industriales”.
Una nueva plataforma para el almacenamiento de energía
Aunque las baterías no alcanzan la densidad energética de las baterías de iones de litio, Varanasi afirma que Alsym es la primera entre las químicas alternativas a nivel de sistema. Afirma que los contenedores de 20 pies de baterías de Alsym pueden proporcionar 1,7 megavatios hora de electricidad. Las baterías también pueden cargarse rápidamente en cuatro horas y pueden configurarse para que se descarguen en un período de entre dos y 110 horas.
“Somos altamente configurables, y eso es importante porque, dependiendo de dónde te encuentres, a veces puedes funcionar con dos ciclos al día con energía solar y, en combinación con energía eólica, podrías realmente obtener electricidad las 24 horas del día, los 7 días de la semana”, dice Chatter. “La necesidad de realizar almacenamiento de varios días o de larga duración es una pequeña parte del mercado, pero también lo respaldamos”.
Alsym ha estado fabricando prototipos en una pequeña instalación en Woburn, Massachusetts, durante los últimos dos años, y a principios de este año amplió su capacidad y comenzó a enviar muestras a los clientes para pruebas de campo.
Además de las grandes empresas de servicios públicos, la empresa está trabajando con municipios, fabricantes de generadores y proveedores de energía detrás del medidor para edificios residenciales y comerciales. La empresa también está negociando con grandes fabricantes de productos químicos y plantas de procesamiento de metales para proporcionar un sistema de almacenamiento de energía que reduzca su huella de carbono, algo que, según afirman, no era factible con baterías de iones de litio, debido a su inflamabilidad, o con baterías que no fueran de litio, debido a sus grandes requisitos de espacio.
Otro ámbito crítico son los centros de datos. Con el crecimiento de la IA, la demanda de centros de datos (y su consumo de energía) aumentará.
“Debemos impulsar la revolución de la inteligencia artificial y la digitalización sin comprometer nuestro planeta”, afirma Varanasi, y añade que las baterías de litio no son adecuadas para su ubicación conjunta con centros de datos debido a los riesgos de inflamabilidad. “Las baterías de Alsym están bien posicionadas para ofrecer una alternativa más segura y sostenible. La intermitencia también es un problema clave para los electrolizadores utilizados en la producción de hidrógeno verde y otros mercados”.
Varanasi ve a Alsym como una empresa de plataforma, y Chatter dice que Alsym ya está trabajando en otras químicas de baterías que tienen densidades más altas y mantienen el rendimiento a temperaturas aún más extremas.
“Cuando se utiliza un único material en una batería y todo el mundo empieza a utilizarlo, se acaba ese material”, afirma Varanasi. “Lo que tenemos es una plataforma que nos ha permitido no sólo idear una única composición química, sino al menos tres o cuatro destinadas a distintas aplicaciones, de modo que ningún conjunto de materiales en particular se vea afectado en términos de suministro”. MIT News. Z. W. Traducido al español
Contacto