Bateria sem metal poderá ser totalmente reciclada

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/05/2021

Representação gráfica da bateria polipeptídica reciclável - totalmente livre de metais.
[Imagem: Texas A&M Engineering]

Bateria orgânica

Não é só o lítio das baterias que está cada vez mais raro e caro: As baterias de íons de lítio também dependem do cobalto, que não só é raro e caro, como também é minerado em condições degradantes em vários países.

A saída pode ser fabricar uma bateria totalmente sem metais.

Esta nova tecnologia de bateria utiliza polipeptídeos orgânicos com características muito especiais: Eles são estáveis o suficiente para que a bateria funcione, e versáteis o bastante para serem reciclados no final da vida útil.

A equipe usou viologenos e radicais de nitróxido, que são incorporados como grupos redox ativos ao longo de uma espinha dorsal de polipeptídeo, e funcionam como materiais anódicos e catódicos, respectivamente.

É um trabalho inicial, mas os pesquisadores já encontraram materiais orgânicos que compõem uma bateria completa, embora ainda não tão eficiente.

"Ao nos afastarmos do lítio e trabalhar com esses polipeptídeos, que são componentes das proteínas, isso realmente nos leva a esse reino de não apenas evitar a necessidade de minerar metais valiosos, mas também de abrir oportunidades para alimentar aparelhos eletrônicos vestíveis ou implantáveis e também para facilitar reciclar as novas baterias," disse a professora Karen Wooley, da Universidade do Texas, nos EUA. "Elas [as baterias polipeptídicas] são degradáveis, recicláveis, não tóxicas e mais seguras em todos os aspectos."

Esquema de funcionamento da bateria de peptídeos.
[Imagem: Tan P. Nguyen et al. - 10.1038/s41586-021-03399-1]

Baterias totalmente recicláveis

Uma bateria de radicais orgânicos totalmente polipeptídicos - composta por macromoléculas de aminoácidos redox ativos - também resolve o problema da reciclabilidade. Todos os seus componentes podem ser degradados sob demanda em condições ácidas, gerando aminoácidos, outras matérias-primas e, no máximo, produtos de degradação.

"O grande problema com as baterias de íons de lítio hoje é que elas não são recicladas no grau que vamos precisar para a economia de transporte eletrificado do futuro," disse Jodie Lutkenhaus, coautora da pesquisa. "A taxa de reciclagem das baterias de íons de lítio agora está na casa de um dígito. Há um material valioso na bateria de íons de lítio, mas é muito difícil e consome muita energia recuperá-lo."

Com a prova de conceito em funcionamento, a equipe se prepara agora para usar sistemas de inteligência artificial para otimizar os materiais orgânicos e a própria estrutura da bateria.

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