Llegan los ledes ecológicos
Un equipo de investigadores sostiene que el futuro de la tecnología LED podría estar en los ledes de perovskita, una alternativa más económica, sostenible y de alto rendimiento.
Por Enrique Coperías
Muyi Zhang, estudiante de doctorado en el Departamento de Física, Química y Biología de la Universidad de Linköping, sostiene en sus manos un led de perovskita. Cortesía: Olov Planthaber
El éxito comercial de una nueva tecnología LED (diodos emisores de luz) depende de tres factores fundamentales: el coste, el rendimiento técnico y el impacto ambiental. Estos aspectos han quedado demostrados en un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Linköping, en Suecia, publicado en la revista Nature Sustainability.
Hablamos de una tecnología con un futuro muy prometedor con infinidad de aplicaciones, desde la iluminación general (doméstica, comercial e industrial) y pantallas de televisores hasta móviles y dispositivos electrónicos, pasando por la iluminación de vehículos (faros, luces traseras), señales de tráfico y retroiluminación en pantallas LCD y teclados.
En 2023, solo el mercado global de iluminación con ledes —dispositivos semiconductores que emiten luz cuando una corriente eléctrica los atraviesa— se valoró en aproximadamente 86.860 millones de dólares, y se espera que esta cifra alcance los 272.440 millones de dólares para 2032, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 13,8% durante el período 2024-2032.
Según Feng Gao, profesor de Optoelectrónica de la Universidad de Linköping, los ledes de perovskita presentan ventajas notables sobre los ledes tradicionales. «Son más baratos y fáciles de fabricar, además de que pueden producir colores vibrantes e intensos cuando se utilizan en pantallas. Diría que se trata de la próxima generación de la tecnología LED», asegura Gao en un comunicado de su universidad.
No obstante, para que esta tecnología de perovskita pueda sustituir a los ledes actuales, no basta con que ofrezca un rendimiento técnico superior. Es necesario que se tenga en cuenta el impacto ambiental y el coste de producción.
Ledes respetuosos con el medioambiente
Con este objetivo en mente, el equipo de investigación dirigido por Gao ha colaborado con el profesor Olof Hjelm y con John Laurence Esguerra, profesor adjunto de la Universidad de Linköping, expertos en la incorporación de innovaciones tecnológicas que favorezcen la sostenibilidad medioambiental.
El grupo de investigación ha analizado el impacto ambiental y el coste de dieciocho tipos diferentes de ledes de perovskita, un campo cuyo conocimiento aún es incipiente.
Antes de nada, hay que decir que la perovskita es un tipo de mineral que se encuentra en la naturaleza, pero el término también se refiere a una estructura cristalina específica que se utiliza en la fabricación de materiales sintéticos. Su nombre proviene del mineral original descubierto en 1839, que fue llamado así en honor al mineralogista ruso Lev Perovski.
En la actualidad, la perovskita se asocia principalmente con materiales sintéticos que tienen esta estructura cristalina y que se utilizan en aplicaciones tecnológicas avanzadas, como en paneles solares, ledes y baterías.
La perovskita, más barata que el silicio
Lo que hace que la perovskita sea tan interesante desde el punto de vista tecnológico es que los materiales que tienen esta estructura cristalina pueden ser manipulados a nivel químico para obtener propiedades específicas, como una alta eficiencia energética y una mayor durabilidad, con el potencial de ser más baratos de producir que otros materiales tradicionales como el silicio.
El nuevo trabajo sueco ha sido realizado mediante evaluaciones del ciclo de vida y análisis tecnoeconómicos. Estos estudios requieren una definición clara del sistema, es decir, precisar qué elementos se incluyen en términos de coste e impacto ambiental.
En este contexto, se examinó todo el ciclo de vida de los productos, desde su creación hasta el momento en que dejan de ser funcionales. Este ciclo se divide en cinco fases: producción de materias primas, fabricación, distribución, uso y desmantelamiento.
Feng Gao, profesor de Optoelectrónica en la Universidad de Linköping, es uno de los impulsores de los ledes del futuro. Crédito: Thor Balkhed
Oro y plomo en los ledes
«Nos gustaría evitar que el ciclo termine en la tumba. Y la situación se complica cuando se analiza el reciclaje —dice Hjelm. Y añade—: Sin embargo, lo que mostramos en este estudio es que lo más crucial es pensar en la reutilización de disolventes orgánicos y en la producción de las materias primas, especialmente cuando se utilizan materiales raros».
El reciclaje de los ledes sigue siendo un desafío, ya que estos dispositivos contienen componentes electrónicos que no siempre se desmantelan correctamente. Un ejemplo de cómo el análisis del ciclo de vida puede orientar el desarrollo de la tecnología es el uso de plomo tóxico en los ledes de perovskita. Este material es necesario para que las perovskitas sean efectivas, pero Hjelm advierte de que centrar la atención únicamente en el plomo sería un error. Existen otros materiales en los ledes, como el oro, cuyo impacto ambiental también debe ser considerado.
«La producción de oro es extremadamente tóxica. Los subproductos incluyen mercurio y cianuro, además de que consume grandes cantidades de energía», advierte Hjelm.
Un menor impacto ambiental
El mayor beneficio ambiental, según los investigadores, se lograría si el oro fuera reemplazado por otros materiales más abundantes y menos perjudiciales, como el cobre, el aluminio y el níquel, sin renunciar a la pequeña cantidad de plomo necesaria para el funcionamiento óptimo del led.
Los resultados del estudio sugieren que los ledes de perovskita tienen un gran potencial para una comercialización exitosa a largo plazo. De hecho, podrían sustituir a los ledes actuales gracias a su menor coste de fabricación y su menor impacto ambiental.
Sin embargo, uno de los grandes desafíos sigue siendo la longevidad de estos dispositivos. A pesar de que la vida útil de los ledes de perovskita sigue siendo limitada, el desarrollo de esta tecnología está avanzando rápidamente.
El reto de las 10.000 horas de vida
Los investigadores creen que la esperanza de vida de estos dispositivos podría alcanzar las 10.000 horas, lo que les permitiría tener un impacto ambiental positivo, una meta que consideran alcanzable, dado que los mejores modelos actuales solo duran unos pocos cientos de horas.
Muyi Zhang, estudiante de doctorado en el Departamento de Física, Química y Biología de la Universidad de Linköping, destaca que gran parte de la investigación se ha centrado hasta ahora en mejorar el rendimiento técnico de los ledes. No obstante, Zhang señala que este enfoque está cambiando.
«Queremos que nuestros desarrollos se utilicen en el mundo real. Para ello, como investigadores, debemos ampliar nuestra perspectiva —explica Zhang. Y concluye—: Si un producto tiene un alto rendimiento técnico pero resulta costoso e insostenible desde el punto de vista medioambiental, es probable que no sea competitivo en el mercado. Esta mentalidad guiará nuestra investigación en el futuro». ▪️
Información facilitada por la Universidad de Linköping
Fuente: Zhang, M., Ma, X., Esguerra, J.L. et al. Towards sustainable perovskite light-emitting diodes. Nature Sustainability (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41893-024-01503-7
