Pesquisadores da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia “MISIS” (NUST MISIS), juntamente com colegas dos EUA e do México, desenvolveram uma nova tecnologia para produzir baterias econômicas a partir de resíduos médicos.
Pela Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia MISIS com informações de TechXplore.
Os autores da pesquisa afirmam que sua tecnologia pode transformar resíduos difíceis de reciclar em matérias-primas, de acordo com um estudo publicado no Journal of Energy Storage .
Pesquisadores dizem que durante a pandemia de coronavírus as pessoas do planeta passaram a usar mais de 130 bilhões de máscaras por mês, que se transformam em centenas de toneladas de resíduos de polímeros. Quando queimados emitem gases tóxicos, pelo que a tarefa de reciclar estes resíduos é particularmente urgente.
Cientistas da NUST MISIS, juntamente com seus colegas estrangeiros, desenvolveram uma nova tecnologia para produzir baterias econômicas a partir de máscaras usadas, onde embalagens de resíduos de medicamentos também são usadas como invólucro. Assim, os resíduos médicos formam a base para a criação de baterias; tudo o que precisa ser adquirido é o grafeno.
A nova tecnologia possibilita a produção de baterias finas, flexíveis, de baixo custo e também descartáveis, devido ao seu baixo custo. Eles são superiores em vários aspectos às baterias convencionais revestidas de metal mais pesados, que exigem mais custos de fabricação. As novas baterias podem ser usadas em eletrodomésticos, de relógios a lâmpadas.
“Para criar uma bateria do tipo supercapacitor, é utilizado o seguinte algoritmo: primeiro as máscaras são desinfetadas com ultrassom, depois mergulhadas em ‘tinta’ feita de grafeno, que satura a máscara. Em seguida, o material é prensado sob pressão e aquecido a 140 graus Celsius (baterias supercapacitoras convencionais requerem temperaturas muito altas para carbonatação de pirólise, até 1000–1300 graus Celsius, enquanto a nova tecnologia reduz o consumo de energia por um fator de 10). Um separador (também feito de material de máscara) com propriedades isolantes é então colocado entre os dois eletrodos feitos do novo material. Ele é saturado com um eletrólito e, em seguida, um invólucro protetor é criado a partir do material de embalagens médicas (como o paracetamol)”, disse o professor Anvar Zakhidov, diretor científico do projeto de infraestrutura “High-Performance, Flexible, Photovoltaic Devices Based in Hybrid Perovskites” na NUST MISIS.
Comparadas aos acumuladores tradicionais, as novas baterias possuem alta densidade de energia armazenada e capacidade elétrica . Anteriormente, as baterias de pellets criadas usando uma tecnologia semelhante tinham uma capacidade de 10 watts-hora por 1 kg, mas os cientistas da NUST MISIS e seus colegas estrangeiros conseguiram atingir 98 watts-hora/kg.
Quando os cientistas decidiram adicionar nanopartículas de perovskita inorgânica do tipo óxido de CaCo aos eletrodos obtidos das máscaras, a capacidade energética das baterias aumentou ainda mais (208 watt-hora/kg). Eles alcançaram uma alta capacidade elétrica de 1706 farads por grama (isso é significativamente maior em comparação com a capacidade dos eletrodos mais carbonizados sem a adição de grafeno (1000 farads por grama).
Os cientistas tentaram antes usar vários materiais naturais porosos e produtos residuais para fazer eletrodos para supercapacitores. Estes incluíam cascas de coco, cascas de arroz e, recentemente, até resíduos de jornais, resíduos de pneus de carros e outros. No entanto, trabalhar com esses materiais sempre exigia o recozimento em alta temperatura (carbonização) em fornos especiais. As máscaras acabaram sendo um material mais fácil e barato de processar, já que a saturação do grafeno é suficiente para dar a elas propriedades únicas.
No futuro, a equipe científica planeja aplicar a nova tecnologia na produção de baterias para carros elétricos, usinas solares e outras aplicações.
Mais informações: R. Mendoza et al, Highly efficient textile supercapacitors made with face masks waste and thermoelectric Ca3Co4O9-δ oxide, Journal of Energy Storage (2021). DOI: 10.1016/j.est.2021.103818
