Ciência

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

Por Guilherme Eler
19 abr 2017, 17h53

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.

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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.

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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.