Cientistas criam bateria potente com garrafas de vidro usadas
Técnica pode melhorar o rendimento em até quatro vezes, em comparação às baterias comuns de íons de lítio
Se conseguimos passar duas ou três horas no notebook sem estarmos presos a tomadas, temos de agradecer às baterias de íon de lítio. Elas estão por trás dessa autonomia que computadores e celulares possuem, e são uma forma de armazenar energia elétrica a um custo relativamente baixo. Uma descoberta feita por cientistas norte-americanos, porém, foi capaz de aumentar e muito seu rendimento. E o melhor, de uma forma sustentável – já que o material necessário para isso vem de garrafas de vidro usadas.
Garrafas são feitas de areia, que por sua vez é composta essencialmente de quartzo (SiO2). Do quartzo, consegue-se extrair dióxido de silício puro. Com este material, os pesquisadores da Universidade da Califórnia conseguiram criar um ânodo de bateria potente – quatro vezes mais eficiente que os atuais, normalmente feitos de grafite.
Entenda “ânodo” como o pólo negativo de uma fonte de energia. Quando colocamos o celular para carregar, é pelo ânodo que a energia elétrica é captada. Essa energia é armazenada no interior da bateria, para depois ser liberada ao celular pelo outro pólo, o cátodo – onde estão os íons de lítio, que dão nome à bateria.
Ânodos de silício são capazes de armazenar até 10 vezes mais energia que os de grafite. O problema é que, por serem feitos de um material muito instável, não se dariam muito bem com nossos eletrônicos. O processo de armazenar e descarregar energia por várias vezes demanda a contração e expansão do material – o que significaria celulares explodindo por aí.
Para criar ânodos eficientes, e sobretudo livres de explosões, os cientistas apostaram na transformação do óxido de silício em nanosilício. Isso é conseguido em laboratório através de três processos. Primeiro é preciso moer as garrafas de vidro, até que elas se tornem um pó branco fino. Depois vem a segunda etapa, que é simples, mas foi batizada com um nome complexo: a redução magnesiotérmica – pela qual se obtém o nanosilício. Por fim, essas pequenas partículas são revestidas com carbono, para melhorar a estabilidade e capacidade de armazenar energia.
Como esperado, as baterias de íons de lítio turbinadas com nanosilício tiveram desempenho excelente. Elas registraram uma capacidade de armazenamento de 1420 mAh/g (miliAmpére/hora por grama). Ou seja, apenas um grama do material tem rendimento semelhante à bateria de um iPhone 4 – integrada ao aparelho, e um tanto mais pesada. Completamente carregada, ela seria capaz de manter o dispositivo da Apple ligado pelas mesmas 28h que a bateria da fabricante garante.
“Começamos com um produto que tinha como destino o lixo e criamos baterias que armazenam mais energia, são carregadas mais facilmente e são mais estáveis que as baterias comerciais atuais”, diz Changling Li, uma das autoras do estudo. A pesquisa, publicada no período Scientific Research, integra uma série de testes sustentáveis conduzida pelo grupo. Além das garrafas de vidro, materiais como uma espécie de cogumelos e solo fossilizado foram também experimentados na produção de novas super-baterias de lítio.
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