La atención del mundo sigue siendo, con razón, centrada en el objetivo de innovar su camino hacia la neutralidad del carbono: las promesas de la reciente cumbre de la COP26 son las más recientes en décadas de reformas.En consecuencia, los últimos 20 años han visto cambios dramáticos en el panorama de patentes de tecnología limpia.
Desde 2017, ha habido un promedio de 3.Crecimiento anual del 3% en patentes de energía baja en carbono, aumentando más rápido que todas las demás áreas tecnológicas.A pesar de esto, un informe de 2020 IEA concluyó que el sector energético solo alcanzará las emisiones netas cero si hay un impulso global significativo y concertado para acelerar la innovación.Desde una perspectiva de ciencias de la vida y química, algunas tendencias para vigilar en 2022 son: avances en tecnología de baterías;progreso sostenido en el desarrollo de hidrógeno;células solares fotovoltaicos (PV);y progreso en la tecnología de reciclaje.
Batería
El almacenamiento de energía química compacta pero accesible de los combustibles fósiles es la propiedad que ha respaldado su dominio en el paisaje energético durante el siglo pasado.Sin embargo, con el cambio global hacia las energías renovables, proporcionar formas efectivas de almacenar energía eléctrica se está volviendo cada vez más importante.Como tal, la tecnología de la batería ha sido uno de los favoritos en el crecimiento de la actividad de patentes durante las últimas dos décadas.Entre 2000-2018, el número anual de familias de patentes internacionales (IPF) en todas las tecnologías aumentó en un 213%, en comparación con un aumento del 704% en el almacenamiento de electricidad relacionado con IPFS.De esto, 9/10 patentes relacionadas con tecnologías de batería.
Incluso con este notable crecimiento en el sector, en los últimos años ha habido esfuerzos adicionales para alentar un mayor desarrollo, cuyos resultados esperamos comenzar a notar en el próximo año o dos.En particular, la asociación BATT4EU (entre la Comisión Europea y la BEPA) se anunció en junio de 2021, con el objetivo de impulsar la investigación e innovación de la batería europea con un presupuesto de € 925 millones.El Reino Unido también continúa dedicando recursos a esta área: en marzo de 2021, la institución Faraday respaldada por el gobierno se comprometió con un £ 22.Programa de 6 millones que tiene como objetivo desarrollar la seguridad de la batería, incluida su confiabilidad y sostenibilidad, en varios campos.
Las baterías de iones de litio han surgido como el sistema dominante en torno al cual la innovación se enfoca en gran medida, lo que representa el 45% de la actividad de patentes relacionadas con las celdas de la batería en 2018.Sin embargo, a medida que su desarrollo madura (con una proporción cada vez mayor de IPF relacionadas con la fabricación o la ingeniería), se está creando espacio para las tecnologías emergentes.Por ejemplo, la actividad de patente en baterías de estado sólido, donde se utilizan electrolitos sólidos, ha aumentado en un promedio de 25% anual desde 2010 y esperamos que esta tendencia continúe en 2022.La exploración de nuevos materiales de electrodos también es un área de crecimiento constante, con mucho potencial para los descubrimientos para suplantar las composiciones existentes: el óxido de cobalto de litio fue el material de cátodo predominante en 2005, que luego fue superado por el óxido de manganeso de cobalto de litio para 2011, con 2011, conAluminio de cobalto de níquel de litio que ahora muestra una gran promesa.Claramente, todavía hay espacio para un progreso considerable en la tecnología de la batería..
Progreso sostenido en hidrógeno
Siguiendo el aumento más significativo de la actividad global en tecnologías relacionadas con el hidrógeno a principios de la década de 2000, donde el número de IPF creció de 517 en 2000 a más de 2,000 en 2008, la actividad de patentes ha sufrido una tendencia ascendente, aunque mostrando un crecimiento más lento que, por ejemplo,, tecnología de batería.
Un obstáculo significativo en la utilización más amplia del hidrógeno es el crecimiento más lento del mercado final para sus aplicaciones, en comparación con otras fuentes de energía limpia, como la energía solar o el viento..Sin embargo, cada vez es más claro que se necesita una incentivación más amplia y la adopción de hidrógeno, con muchos países que recientemente anuncian estrategias nacionales de hidrógeno, por ejemplo, la estrategia de hidrógeno del Reino Unido de agosto de 2021 (incluida un fondo de hidrógeno neto de £ 240 millones "), H2 de Alemania.Programa Global (junio de 2021), y el marco más amplio de la estrategia de hidrógeno de la UE (julio de 2020).
En consecuencia, parece probable que la creciente inversión en el sector de hidrógeno conduzca no solo a la ampliación de las tecnologías existentes, sino al desarrollo acelerado de las nuevas y emergentes;Los sistemas de membrana de intercambio de aniones muestran una gran promesa para mejorar la eficiencia de las células alcalinas tradicionales y superar los requisitos de platino de los sistemas de intercambio de protones, mientras que las células de electrolizador de óxido sólido con electrolitos cerámicos pueden utilizar vapor con una eficiencia de conversión impresionante.El enfoque creciente en el hidrógeno en CleanTech se refleja en la adjudicación del premio Earthshot "Fix Our Climate" al enapter, desarrolladores líderes de la tecnología AEM Electrolyser, a fines de 2021.
Solar
Global Solar PV Generation aumentó en 156 TWH (23%) en 2020 para llegar a 821 TWH, lo que representa el segundo crecimiento de generación absoluta más alto de todas las energías renovables.Esto se debe en gran parte a la consolidación del mercado relativamente temprano de la tecnología de células fotovoltaicas inorgánicas, y la caída asociada en los precios en los años siguientes.
A pesar de estos avances, aún se debe hacer un progreso significativo para alcanzar los numerosos objetivos nacionales y globales de energía renovable.Por ejemplo, para alcanzar el objetivo de la UE de lograr un 40% de energías renovables para 2030, se estima que la capacidad solar necesitaría aumentar de 137 GW (a partir de 2020) a alrededor de 660 GW.Cumplir con ese requisito puede involucrar, o incluso requerir, una mayor innovación en la tecnología de células solares fotovoltaicas.
Tales desarrollos ya están en proceso: desde 2010 ha habido un aumento constante en las IPF con respecto a las células fotovoltaicas orgánicas, superando el número de otras patentes de células fotovoltaicas en 2015.En comparación con las células fotovoltaicas inorgánicas prevalecientes basadas en silicio, aquellas que utilizan moléculas/polímeros orgánicos que absorben la luz tienen el potencial de proporcionar una alternativa mucho más barata, más ecológica y personalizable que podría producirse a escala masiva.Esperamos ver más de esta tecnología emergente en el próximo año..
Tecnología de reciclaje
Los desechos han sido durante mucho tiempo una consecuencia inevitable de los procesos económicos y de fabricación que se han vuelto fundamentales para la mayoría de los elementos de la vida moderna..Sin embargo, los beneficios de recuperar materiales de desecho son cada vez más difíciles de ignorar;Además de reducir las emisiones de extensas operaciones mineras, desacelerando el agotamiento de los recursos naturales y limitar la ecotoxicidad, puede aliviar las fluctuaciones costosas en el precio y/o el suministro de materiales clave.Como ejemplos de este enfoque, los materiales alternativos y los plásticos reciclables han estado en el centro de atención por un tiempo y siguen siendo un enfoque importante para el desarrollo, pero el progreso en otras áreas a menudo ha sido más lento..
Por ejemplo, la demanda cada vez mayor de baterías de iones de litio, con el progreso de la electrificación, ha estado en marcado contraste con la actividad de reciclaje una vez que alcanzan las etapas de fin de vida: en 2019, la tasa de reciclaje de las baterías de iones de litio enEstados Unidos era menos del 5%.Teniendo en cuenta la estimación de que los autos eléctricos vendidos solo en 2019 resultarían en 500,000 toneladas de desechos de la batería, está claro que se necesita una mejora considerable.Por lo tanto, hay mucho espacio para la innovación en los próximos años para procesos de reciclaje de baterías escalables, eficientes y limpios.
Como se mencionó anteriormente, los plásticos son otro foco importante de la tecnología de reciclaje.Muy a menudo esto significa desarrollar procesos para permitir una separación y reutilización efectivas de los plásticos existentes, pero el diseño de nuevos polímeros centrados en la reciclabilidad inherente es un área de actividad creciente: las IPF en el campo se duplicaron entre 2015 y 2019.Dentro de esta categoría hay varias vías prometedoras para un mayor desarrollo, incluidos los vitrimers, que consisten en un tipo específico de red de polímeros dinámicos capaces de cambiar su topología sin fluctuaciones en la conectividad general.
Más generalmente en todas las áreas relacionadas con el reciclaje, la actividad de presentación de patentes ha mantenido su tendencia al alza en los últimos años.Con iniciativas como el Plan de Acción de Economía Circular de la UE, adoptado en marzo de 2020, parece probable que la actividad de patentes en las tecnologías de reciclaje continúe creciendo sólidamente en los próximos años.
