La ciencia detrás del mate

La yerba ¿podría formar parte de nuestros celulares y computadoras?

La transformación fisicoquímica del residuo de la infusión más bebida en Argentina puede convertirse en un elemento fundamental en las baterías y dejar de ser una problemática que perjudica al medioambiente.

Marisol Ramírez  (*)

Las estadísticas del Instituto Nacional de la Yerba Mate muestran que, mes a mes, se despachan aproximadamente 23 millones de kilos al mercado interno, lo que equivale a que cada argentino consume, en promedio, seis kilos de yerba al año. En un principio, fue consumida por los guaraníes y luego, con la colonización, los conquistadores difundieron su consumo. Más de 500 años después, se la estudia y forma parte de un proceso de investigación científico con un método, resultados efectivos y un plan para mejorar el cuidado del medioambiente.
Florencia Jerez, ingeniera química y doctora en ingeniería recibida en la UNICEN, es parte de una investigación, junto con otros científicos olavarrienses, que convierte yerba mate usada en carbones activados, es decir, en materiales porosos similares a esponjas con agujeritos, estos son clave para el almacenamiento de energía.
El proyecto comenzó en 2018, cuando la científica buscaba obtener una Beca Doctoral del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Junto con su equipo descubrió que los restos de yerba en cintas transportadoras, gracias a sus propiedades, pueden utilizarse como reemplazo de un químico, lo que se llama proceso de síntesis verde, que permite que sean un compuesto apto para almacenar energía.
Los investigadores Federico Ponce, Pamela Ramos, Marcela Bavio y Florencia Jerez en su laboratorio en la Facultad de Ingeniería (GENTILEZA: FLORENCIA JEREZ)
¿Cómo se transforma la yerba en energía?
Sus restos luego de ser utilizados se convierten en un residuo vegetal compuesto de celulosa, hemicelulosa y lignina que le dan una estructura rígida y cohesionada que permite que el material vegetal tenga un gran potencial para ser aprovechado para la producción eléctrica.
“Cuando uno somete ese material a un tratamiento químico-térmico, se va carcomiendo la estructura –en la que están sostenidos esos químicos- de manera controlada, y quedan agujeritos”, que son la clave para almacenar energía y/o retirar contaminantes del agua, como plomo o mercurio.
El proceso de producción consiste en recolectar la yerba usada, y secarla en una estufa a alta temperatura para eliminar toda el agua retenida, como quemando la yerba hasta que esté con un color similar a las brasas del asado que quedan apagadas. Una vez seca se la somete a un tratamiento térmico, es decir a un horno de laboratorio nuevamente a una elevada temperatura de entre 400 y 600 grados.
Al todavía no tener los poros lo suficientemente desarrollados, se utiliza un agente químico, que rompe enlaces de la estructura y degrada sus componentes, generando los agujeritos que se necesitan para el almacenamiento de energía. Se reingresa al horno para que las reacciones se completen y se desarrolle correctamente la estructura porosa, transformando así a la yerba en carbón activado.

Esquema de valorización del residuo de la yerba mate. (GENTILEZA: FLORENCIA JEREZ)

Una vez obtenido el material, se lava, seca y muele, hasta obtener un polvo fino, que sirve para construir los dispositivos de almacenamiento de energía. En su caso, lo hizo en España, debido a que allí disponen de dispositivos específicos. “Se toma el material, se disuelve en alcohol, se le agregan componentes para que quede adherido entre sí, y se pinta o deposita sobre un papel que actúa como soporte. Se le coloca una membrana y se construye el dispositivo como un ‘sanguchito' con otros elementos”. Ese conjunto se prensa dentro de una carcasa de celda moneda, como pilas tipo botón, para lo que se requieren dispositivos especializados para su ensamblaje, análisis y prueba.
A raíz de este proceso se crea el dispositivo que almacena energía; el supercapacitor que sirve para almacenar y liberar energía de manera ultrarrápida, ideal para picos de potencia, que son útiles para arrancar electrodomésticos de alto consumo como las heladeras.

(Imagen 1) Electrodos de supercapacitores. Carbón activado de yerba mate depositado sobre papel de carbón. (Imagen 2) Supercapacitor en prototipo de celda tipo moneda. (GENTILEZA: FLORENCIA JEREZ)

Los prototipos, que se testearon en el país europeo cuando la ingeniera obtuvo una beca de la Fundación Carolina y el ex-Ministerio de Educación, primero se toman con pinzas y se conectan a un equipo, luego pasan por una serie de pruebas donde se les da energía para que la almacenen, y luego se les exige que la devuelvan. De esta manera, los científicos comprueban si funcionan como pequeñas baterías.

¿La yerba será parte de nuestros dispositivos electrónicos?

Todos los dispositivos que tienen una batería lo más probable es que tengan supercapacitores que las complementan. Son una parte fundamental para el funcionamiento de los celulares, relojes, computadoras, implantes médicos, luces, incluso son importantes para lo que es nuestra movilidad, como los autos y motos eléctricas. Por lo que la respuesta es sí, en unos años la yerba mate que consumimos podría estar en ellos.
Incluso, desde el sector industrial durante el 2023, hubo consultas sobre la efectividad del producto, asimismo en cuanto a cuestiones económico-financieras y medioambientales para la posibilidad de invertir en la puesta en marcha de una fábrica de carbones activados, según contó Jerez en la Agencia CyTA.
Con el interés de la industria y sólo dos plantas de producción de carbones activados en el país, los científicos de la ciudad diseñaron un proceso productivo atractivo para el contexto argentino. El proyecto ganó en 2023 un concurso para financiar la instalación de una planta piloto con 10 millones de pesos, pero tras la asunción en el poder del presidente Javier Milei, los fondos fueron retenidos y la iniciativa quedó trunca.
¿Nos beneficia este proyecto? ¿Por qué eligieron la yerba mate?
Aunque todos veamos lo positivo de la yerba, su función irremplazable en el mate que tomamos todos los días, a nivel ambiental tiene algunos perjuicios.
Es un residuo orgánico muy problemático para Argentina, no sólo por su volumen, que aumenta tres o cuatro veces más su peso en agua, sino por sus características, ya que cuando uno toma mate, la yerba absorbe una gran cantidad de humedad. Cuando la tiramos moja toda la basura, por lo que si no la separamos correctamente se estropean los residuos secos que sí son reciclables, como el papel, el cartón o las botellas, lo que provoca que estos sean más difíciles de vender.

Conciencia ambiental: revalorizar los residuos

El científico mendocino del CONICET, Martín Palazzolo, es parte de una investigación sobre la transformación de residuos de yerba mate en un bioaceite, es decir, en un producto
líquido que se obtiene del proceso de pirólisis de la yerba consumida, un proceso químico que permite transformar el estado del producto a sólido, líquido o gaseoso y que podría reusarse para múltiples fines según el estado en el que se convierta. Esto es una demostración más de lo noble que es la Ilex paraguariensis, la planta de la yerba mate. Sin embargo, en cuanto a la problemática que nos presenta, Palazzolo manifestó que un aspecto de la economía circular que es urgente que mejore es el educativo, distribuir educación ambiental formal en las aulas, por ejemplo sobre qué hacer con los residuos.

Muestra de bioaceite. Su investigación fue realizada junto con un grupo de investigadores de Países Bajos. (GENTILEZA: MARTÍN PALAZZOLO)

El científico explicó que para hacer una buena disposición de los residuos hay que empezar por separarlos, ya sea separar los orgánicos y hacer compost, como mediante el procesado y su transformación en otros productos. “No tenemos que comprar, usar y tirar. Tenemos que plantearnos la posibilidad de reciclar, reusar o recomponer los productos que tenemos para que con un mínimo de input - entrada - de energía puedan tener uno o más ciclos de vida”, expresó Palazzolo.
La recolección del producto consumido sería, según el científico mendocino, algo sencillo que podría ocurrir en un instituto de investigación, en el entorno laboral o estudiantil, y/o en cualquier sitio donde se consuma mate, por lo que la sociedad jugaría un papel fundamental.
El trabajo científico de Florencia Jerez y su equipo, que podría ser parte de nuestros dispositivos en el futuro y que pretende mejorar la sustentabilidad ambiental, continúa en investigación y con las expectativas puestas en conseguir el financiamiento requerido para crear la planta piloto necesaria para avanzar con el proyecto, y que este llegue a mayor escala hasta incluso alcanzar, como se pretende desde el descubrimiento de su eficacia, al ámbito industrial.

(*)Trabajo realizado en el marco de la Cátedra de Periodismo Científico, carrera de Periodismo,  Facso.