Por INTERESTING ENGINEERING – 03 de febrero de 2022 (World energy trade)
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Con la aparición de la pandemia de COVID-19, los seres humanos han pasado a depender cada vez más de los equipos de protección personal, o EPI, con cada ola de infección. Aunque las mascarillas de un solo uso constituyen una gran parte del EPP en todo el mundo, no se ha pensado mucho en la eliminación adecuada de estos productos.
Aunque estos productos son cruciales en nuestra lucha contra el COVID-19, no cabe duda de que pasan factura al medio ambiente, ya que acaban en los vertederos y en los océanos, emitiendo gases tóxicos. Sólo en 2020 se fabricaron 52.000 millones de mascarillas y 1.560 millones de ellas acabaron en nuestros océanos.
El reciclaje de las mascarillas usadas para convertirlas en material de carretera y la desinfección de las mascarillas con cocinas eléctricas son algunas de las formas en las que se ha intentado abordar este preocupante problema. Ahora, un equipo de científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología “MISIS” junto con colegas de Estados Unidos y México ha ideado un novedoso método para convertir las mascarillas usadas en baterías de bajo coste, flexibles, desechables y eficientes. El estudio se publicó en la revista Journal of Energy Storage.
Convirtiendo las viejas mascarillas en baterías eficientes
Para reciclar las mascarillas, el equipo las desinfectó primero con ultrasonidos y las sumergió en tinta hecha de grafeno. A continuación, las máscaras se comprimieron y se calentaron hasta 284 °F (140 °C) para formar gránulos que funcionaran como electrodos de la batería.
Estos gránulos están separados por una capa aislante que también está hecha de máscaras usadas. El último paso consiste en sumergir el conjunto en un electrolito y envolverlo en carcasas hechas con blísteres de medicamentos usados. De este modo, los residuos médicos crean la base de las baterías, y lo único que se necesita para terminar la ecuación es el grafeno.
Para explicar el proceso, el profesor Anvar Zakhidov, director científico del proyecto de infraestructura “High-Performance, Flexible, Photovoltaic Devices Based in Hybrid Perovskites” (Dispositivos fotovoltaicos flexibles y de alto rendimiento basados en perovskitas híbridas) de la NUST MISiS, dijo:
“Para crear una batería de tipo supercondensador, se utiliza el siguiente algoritmo: primero se desinfectan las máscaras con ultrasonidos y luego se sumergen en ‘tinta’ de grafeno, que satura la máscara”.
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“A continuación se presiona el material bajo presión y se calienta a 140°C (las baterías de supercondensadores convencionales requieren temperaturas muy altas para la pirólisis-carbonatación, de hasta 1000-1300°C, mientras que la nueva tecnología reduce el consumo de energía en un factor de 10)”.
“Luego, se coloca un separador (también fabricado con material de mascarilla) con propiedades aislantes entre los dos electrodos del nuevo material. Se satura con un electrolito especial y, a continuación, se crea una cubierta protectora con el material de los blísteres médicos (como el paracetamol)”, señaló Zakhidov en un artículo de la universidad.
Aunque el proceso es inspirador en sí mismo, el equipo comprobó que las baterías eran bastante eficaces. Los investigadores afirman que lograron una densidad energética de 99,7 vatios-hora por kilo (Wh/kg). Esto se aproxima a la densidad energética de la omnipresente batería de iones de litio, que oscila entre 100 y 265 Wh/kg.
Según el artículo, los investigadores mejoraron la batería añadiendo a los electrodos nanopartículas de una perovskita de óxido de calcio y cobalto. Esto aumentó la densidad energética en más del doble, elevándola a 208 Wh/kg. La versión más eficaz de la batería conservó el 82% de su capacidad tras 1.500 ciclos y pudo suministrar energía durante más de 10 horas a una tensión de hasta 0,54 V.
El nuevo método podría allanar el camino para la producción de baterías superiores en varios aspectos a las baterías convencionales más pesadas y recubiertas de metal, que requieren más costes de fabricación. Además, las baterías delgadas, flexibles y de bajo coste son desechables y pueden utilizarse en el futuro en aparatos domésticos, desde relojes hasta lámparas.
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