Cientistas reaproveitam máscaras jogadas no lixo e utilizam grafeno para desenvolver baterias econômicas e de longa duração

Cientistas da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia (NUST MISIS), na Rússia, alegaram desenvolver uma tecnologia que pode converter resíduos médicos (incluindo máscaras descartáveis) em baterias flexíveis e econômicas com o auxilio da tecnologia do grafeno.     

A população global tem usado mais de 130 bilhões de máscaras todos os meses durante a pandemia de COVID-19. Quando essas máscaras são descartadas, elas criam centenas de toneladas de resíduos de polímeros. Esses resíduos são difíceis de reciclar e emitem produtos químicos tóxicos se queimados. Para resolver o problema, uma equipe de pesquisadores da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia da Rússia ‘MISIS’ (NUST MISIS) desenvolveu uma nova tecnologia para converter máscaras descartadas em baterias para uso em dispositivos domésticos. Embalagens de resíduos de medicamentos também são usadas como invólucro para a bateria, e o grafeno é o único material novo que precisa ser adquirido para o processo. As baterias armazenam bem a energia e são mais baratas de produzir do que suas contrapartes convencionais revestidas de metal.  

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Transformando máscaras antigas em baterias eficientes com a ajuda do grafeno

Para reciclar as máscaras, a equipe desinfetou usando ultrassom e as mergulhou em tinta feita de grafeno. As máscaras foram então comprimidas e aquecidas a 284°F (140°C) para formar pellets que funcionariam como eletrodos da bateria. Esses pellets são separados por uma camada isolante que também é feita de máscaras usadas. 

O passo final é embeber a coisa toda em um eletrólito e envolvê-la em invólucros feitos de embalagens de resíduos. Dessa forma, os resíduos médicos criaram a base para as baterias, bastando finalizar com o grafeno. 

Especialista explica o processo de produção das baterias com máscaras descartáveis

Para explicar o processo, o professor Anvar Zakhidov, diretor científico do projeto de infraestrutura “Dispositivos fotovoltaicos de alto desempenho, flexíveis e baseados em perovskitas híbridas” da NUST MISiS, disse: “Para criar uma bateria do tipo supercapacitor, o seguinte algoritmo é usado: primeiro as máscaras são desinfetadas com ultrassom, depois mergulhadas em ‘tinta’ feita de grafeno, que satura a máscara, a uma temperatura de 1000-1300°C, 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 especial, e, em seguida, uma concha protetora é criada a partir do material dos blisters médicos (como o paracetamol)”.  

Baterias eficientes reciclam máscaras descartáveis e fazem bom uso do grafeno

Embora o processo seja inspirador por si só, a equipe descobriu que as baterias que utilizam grafeno e máscaras descartadas são bastante eficazes. Os pesquisadores afirmam que alcançaram uma densidade de energia de 99,7 watts-hora por quilograma (Wh/kg). Esse valor se aproxima da densidade de energia da bateria de íons de lítio, que varia entre 100 e 265 Wh/kg.

De acordo com o artigo, os pesquisadores melhoraram a bateria adicionando nanopartículas de uma perovskita de óxido de cálcio-cobalto aos eletrodos. Isso aumentou a densidade de energia em mais de 100%, elevando-a a 208 Wh/kg. A versão de melhor desempenho da bateria reteve 82% de sua capacidade após 1.500 ciclos, e pode fornecer energia por mais de 10 horas em uma tensão de até 0,54 V. 

O novo método pode abrir caminho para a produção de baterias superiores de várias maneiras às baterias convencionais mais pesadas e revestidas de metal, que exigem mais custos de fabricação. As baterias finas, flexíveis e de baixo custo também são descartáveis ​​e podem ser usadas em eletrodomésticos, de relógios a lâmpadas, no futuro.