Baterías nucleares, ¿la energía portátil del futuro?

¿Llegaremos a tener móviles con pilas atómicas? Esa pregunta se hace el autor.

Foto: BBVA Open Mind

(Liderazgo - Ciencia) En 1964, con ocasión de la celebración de la Feria Mundial en Nueva York, Isaac Asimov escribía en The New York Times su vaticinio de cómo sería una exposición similar medio siglo después, en 2014. Entre sus predicciones erradas —imbuido por el espíritu de modernidad de la época que aspiraba a un mayor alejamiento de la naturaleza—, el gran autor de ciencia ficción planteaba algo que parece imposible: electrodomésticos “alimentados por baterías de larga duración basadas en radioisótopos”. Hoy las baterías nucleares solo se emplean para ciertos usos muy específicos, pero hay quienes proponen que esta podría ser la energía portátil y limpia del futuro. ¿Llegaremos a tener móviles con pilas atómicas?

La energía de fisión nuclear comenzó su andadura en 1942 con el reactor experimental Chicago Pile-1 de la Universidad de Chicago, un proyecto que impulsó la fabricación de la bomba atómica en el Proyecto Manhattan bajo la dirección de Julius Robert Oppenheimer en el laboratorio de Los Alamos. La primera central nuclear conectada a la red eléctrica no llegaría hasta 1954, y lo haría al otro lado del telón de acero, en la planta soviética de Obninsk. La energía nuclear se expandió durante la segunda mitad del siglo XX y, aunque está sometida a eternas disputas por su historial de accidentes, hay quienes la defienden como una alternativa a los combustibles fósiles responsables del cambio climático.

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Los inicios de las pilas atómicas

La reacción en cadena de la fisión no es el único modo de extraer energía del átomo. La fusión nuclear es una energía limpia e inagotable largamente acariciada, aunque todavía deberá esperar varias décadas. Pero aún existe una tercera opción. En 1913, décadas antes del descubrimiento de la fisión, el físico británico Henry Moseley demostró que las partículas beta —electrones o positrones de alta energía despedidos por la desintegración de un núcleo radiactivo— emitidas por el radio generaban una corriente eléctrica, inventando así la pila atómica. Moseley se encontró con dificultades técnicas que le impidieron progresar en esta línea, considerando que era “inútil perseguir más esta materia”.

Fue en los años 50 y 60 cuando comenzó a impulsarse esta línea de investigación. En 1954 la revista Popular Mechanics informaba de una pila atómica creada por la compañía RCA, con un dispositivo similar a un transistor que liberaba 200.000 electrones por cada uno recibido de la fuente radiactiva. Aunque la cantidad de energía era pequeña, la revista auguraba baterías más potentes que podrían alimentar un receptor de radio o un audífono durante 20 años.

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El desarrollo de las baterías nucleares vino motivado sobre todo por la necesidad de una fuente de energía para las sondas espaciales. El llamado generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG, en inglés) fue inventado por científicos de Mound Laboratories en 1954. En 1961 EEUU lanzó el primer artefacto espacial alimentado por un RTG, Transit 4A, un satélite militar de navegación. Estas baterías utilizan plutonio u otros materiales, y desde entonces se han aplicado sobre todo a sondas que viajan demasiado lejos del Sol como para captar su energía, así como en aterrizadores marcianos y lunares. También se han empleado en instalaciones submarinas o polares, y en los años 70 y 80 en marcapasos cardíacos.

El RTG es un tipo de batería nuclear de conversión térmica, es decir, utiliza parte del calor generado por la radiactividad para producir electricidad. Para usos miniaturizados son más prácticos los conversores no térmicos, que extraen la energía directamente de la radiación sin necesitar la diferencia de temperatura. Entre estos, la tecnología actual se centra en las baterías betavoltaicas, que utilizan radiación de partículas beta, como en el caso de Moseley. El tritio, isótopo radiactivo del hidrógeno, es una de las fuentes más apropiadas.

Nanotecnología para la pila nuclear de uso común

Los avances en baterías nucleares no térmicas han progresado durante las últimas décadas, pero el reciente desarrollo de la nanotecnología ha proporcionado nuevas herramientas. Por ejemplo, compañías como NDB y otras desarrollan baterías de nanodiamante, basadas en radioisótopos encapsulados en diamantes sintéticos. Esta empresa aprovecha residuos radiactivos de centrales nucleares, algo que ya anticipó Asimov en su predicción de 1964. Según NDB, sus baterías podrían durar hasta 28.000 años, y podrían alimentar desde smartphones o dispositivos médicos hasta coches y aviones.

Ya hay diversas compañías que producen algún tipo de batería nuclear, aunque por el momento solo para usos especializados. Pero la pila atómica de uso común está cada vez más cerca. En 2024 la compañía china Betavolt anunció una batería nuclear del tamaño de una moneda que utiliza níquel radiactivo entre finas capas de diamante que actúan como semiconductor, y que podría suministrar energía durante medio siglo para dispositivos como teléfonos móviles, ordenadores portátiles o drones, con una densidad de energía 10 veces superior a la de nuestras actuales baterías de ion litio. Betavolt confía en lanzar la producción industrial en 2025.

Una objeción común a cualquier tipo de dispositivo nuclear es la presencia de un material peligroso, que no supone ningún riesgo mientras se mantenga en el interior de la batería, pero sí en caso de que esta se rompa. Como apuntaba la CEO de NDB, Nima Golsharifi, aparatos de uso común como los detectores de humo en muchos casos también contienen material radiactivo. Lo cierto es que las actuales baterías de ion litio que empleamos para nuestros dispositivos son problemáticas: dejando aparte el riesgo de explosión, bajo pero posible, tienen un coste ambiental elevado debido a la minería de metales y tierras raras, por lo que la batería del futuro es un santo grial ambicionado por científicos y compañías. La pila nuclear podría proporcionar una opción libre de emisiones. Su mayor inconveniente hoy: el precio.

*BBVA Open Mind.

** ** Texto publicado originalmente en Open Mind del BBVA, replicado en El Espectador con autorización de BBVA Colombia, y con la entrada escrita por la sección de Emprendimiento y Liderazgo.