Cientistas querem usar um produto químico encontrado em conchas de caranguejo e lagosta para tornar as baterias mais sustentáveis, de acordo com a pesquisa.
“Acreditamos que a biodegradabilidade do material, ou impacto ambiental, e o desempenho das baterias são importantes para um produto, que tem potencial para ser comercializado”, disse Liangbing Hu, diretor do Centro de Inovação de Materiais da Universidade de Maryland e principal autor do artigo, publicado no journal Matter.
À medida que o mundo transita para a implantação de soluções de energia verde e veículos elétricos, as baterias usadas para essa tecnologia também precisam ser ecologicamente corretas.
Mas os produtos químicos usados em baterias convencionais, como íon-lítio, podem levar centenas ou milhares de anos para se decompor. Esses produtos químicos também são frequentemente corrosivos e inflamáveis. Em alguns casos, baterias de aparelhos de consumo pegaram fogo em aeronaves ou causaram incêndios em locais de lixo e reciclagem.
Os pesquisadores em Maryland desenvolveram baterias que usam um produto derivado de conchas de crustáceos para armazenar energia.
Crustáceos como caranguejos, camarões e lagostas possuem exoesqueletos feitos de células que contêm quitina, um tipo de polissacarídeo que torna suas conchas duras e resistentes. Esse material valioso é abundante na natureza e também pode ser encontrado em fungos e insetos, mas geralmente é jogado fora como restos de comida de restaurantes e subproduto da indústria alimentícia. Os cientistas pesquisam há muito tempo suas várias aplicações – em engenharia biomédica, por exemplo, para curativos e tratamentos anti-inflamatórios – e agora, engenharia elétrica.
Através de processamento químico e adição de acético solução aquosa ácida, a quitina pode ser sintetizada em uma membrana de gel firme e usada como eletrólito para uma bateria. Um eletrólito é o líquido, pasta ou gel dentro de uma bateria que ajuda os íons – moléculas carregadas – a viajar entre uma extremidade e a outra de uma bateria, permitindo que ela armazene energia.
Ao combinar este eletrólito de quitosana com zinco, um metal natural cada vez mais usado para fabricar baterias baratas e seguras, a equipe de Hu conseguiu criar uma bateria renovável.
A bateria é 99,7% eficiente em energia mesmo após 1.000 ciclos de bateria, o que equivale a cerca de 400 horas. Isso significa que eles podem ser carregados e descarregados rapidamente sem afetar significativamente seu desempenho. “Não é fácil para as baterias operarem em alta densidade de corrente. O desempenho exibido sugere o mérito do material à base de quitosana neste trabalho”, disse Hu.
As baterias não são inflamáveis e os dois terços da bateria feita de quitosana podem quebrar em solo graças à degradação microbiana em apenas cinco meses, deixando para trás o zinco reciclável. Antonio J Fernández Romero, professor de ciências dos materiais para produção de energia da Universidade de Cartagena, na Espanha, que não participou do estudo, disse que essas eram “propriedades excepcionais”.
Ele disse : “O projeto de novas baterias que respeitem o meio ambiente, baratas e com alta capacidade de descarga, é um dos itens mais importantes que devem ser desenvolvidos nos próximos anos.” Acrescentou que a biodegradabilidade era fundamental, e neste nível o sistema parecia funcionar muito bem, mas teria que ser testado em maior escala e sob condições de uso comercial.
O projeto pode abrir caminho para o desenvolvimento de baterias sustentáveis e de alto desempenho para armazenamento de energia verde, de acordo com Hu e os autores do estudo.
“ Quando você desenvolve novos materiais para tecnologias de bateria, tende a haver uma lacuna significativa entre resultados de laboratório promissores e uma tecnologia demonstrável e escalável”, disse Graham Newton, professor de química de materiais da Universidade de Nottingham, que não esteve envolvido no estudo. Ele é especialista em baterias sustentáveis e pesquisa como elas podem ser melhoradas.
Até agora, segundo Newton, os resultados da bateria de quitosana-zinco são promissores. “Existem alguns exemplos de baterias como esta que foram comercializadas e estão sendo testadas como sistemas estacionários de armazenamento de energia”, disse Newton. “Ainda há alguns desafios a serem superados no desenvolvimento de baterias de íon de zinco, mas estudos fundamentais como este são extremamente importantes.”
