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I gusci di granchi e aragoste potrebbero essere utilizzati per produrre batterie rinnovabili | energia

Gli scienziati vogliono utilizzare una sostanza chimica a base di gusci di granchi e aragoste per rendere le batterie più sostenibili.

“Riteniamo che sia la biodegradabilità del materiale che l’impatto ambientale e le prestazioni delle batterie siano importanti per un prodotto che ha il potenziale per essere commercializzato”, ha affermato Liangbing Hu, direttore del Center for Materials Innovation and Lead dell’Università del Maryland Autore di un articolo pubblicato sulla rivista Matter.

Mentre il mondo si muove verso soluzioni di energia verde e veicoli elettrici, anche le batterie utilizzate per questa tecnologia devono essere rispettose dell’ambiente.

Ma le sostanze chimiche utilizzate nelle batterie tradizionali, come gli ioni di litio, possono impiegare centinaia o migliaia di anni per rompersi. Queste sostanze chimiche sono anche spesso corrosive e infiammabili. In alcuni casi, le batterie dei dispositivi di consumo hanno preso fuoco sugli aeroplani o hanno provocato incendi negli impianti di smaltimento e riciclaggio dei rifiuti.

I ricercatori del Maryland hanno sviluppato batterie che utilizzano un prodotto a base di gusci di crostacei per immagazzinare energia.

Crostacei come granchi, gamberetti e aragoste hanno esoscheletri fatti di cellule contenenti chitina, un tipo di polisaccaride che rende i loro gusci duri e durevoli. Questo materiale prezioso è abbondante in natura e si trova anche in funghi e insetti, ma viene generalmente scartato come avanzi di ristoranti e sottoprodotto dell’industria alimentare. Gli scienziati hanno studiato a lungo le sue diverse applicazioni – nell’ingegneria biomedica, ad esempio per la cura delle ferite e il trattamento antinfiammatorio – e ora anche nell’ingegneria elettrica.

Infine, attraverso l’elaborazione chimica e l’aggiunta di una soluzione acquosa di acido acetico, la chitina può essere sintetizzata in una membrana di gel solida e utilizzata come elettrolita per una batteria. Un elettrolita è il liquido, pasta o gel in una batteria che aiuta gli ioni – molecole cariche – a muoversi tra un’estremità e l’altra di una batteria, consentendole di immagazzinare energia.

Combinando questo elettrolita chitosano con lo zinco, un metallo presente in natura sempre più utilizzato per produrre batterie economiche e sicure, il team di Hu è stato in grado di creare una batteria rinnovabile.

La batteria è efficiente dal punto di vista energetico del 99,7% anche dopo 1.000 cicli di batteria, che corrispondono a circa 400 ore. Ciò significa che possono essere caricati e scaricati rapidamente senza influire in modo significativo sulle loro prestazioni. “Non è facile per le batterie funzionare con densità di corrente elevate. Le prestazioni mostrate indicano il valore del materiale a base di chitosano in questo lavoro”, ha affermato Hu.

Le batterie non sono infiammabili ei due terzi delle batterie al chitosano possono essere biodegradabili nel suolo dalla degradazione microbica in soli cinque mesi, lasciando zinco riciclabile. Antonio J Fernández Romero, professore di scienza dei materiali per la produzione di energia all’Università di Cartagena in Spagna, che non è stato coinvolto nello studio, ha affermato che si tratta di “proprietà eccezionali”.

Ha affermato: “La progettazione di nuove batterie rispettose dell’ambiente, economiche e con un’elevata capacità di scarica è uno dei punti più importanti da sviluppare nei prossimi anni”. Ha aggiunto che la biodegradabilità è fondamentale e a questo livello il sistema sembra per funzionare molto bene, ma deve essere testato su scala più ampia e in condizioni di utilizzo commerciale.

Secondo Hu e gli autori dello studio, il progetto potrebbe aprire la strada allo sviluppo di batterie sostenibili e ad alte prestazioni per lo stoccaggio di energia verde.

“Quando si sviluppano nuovi materiali per le tecnologie delle batterie, di solito c’è un divario significativo tra risultati promettenti di laboratorio e una tecnologia che può essere dimostrata e ampliata”, ha affermato Graham Newton, professore di chimica dei materiali all’Università di Nottingham, che non era coinvolti nello studio. È un esperto di batterie sostenibili e ricerca come migliorarle.

Finora, secondo Newton, i risultati della batteria chitosano-zinco sono promettenti. “Ci sono alcuni esempi di tali batterie che sono state commercializzate e vengono esplorate come sistemi di accumulo di energia stazionari”, ha affermato Newton. “Ci sono ancora alcune sfide da superare nello sviluppo delle batterie agli ioni di zinco, ma studi fondamentali come questo sono estremamente importanti”.

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