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Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología (NUST MISIS), en Rusia, afirmaron haber desarrollado una tecnología que puede convertir residuos médicos (incluidas mascarillas desechables) en baterías flexibles y económicas con la ayuda de la tecnología del grafeno.
La población global ha estado utilizando más de 130 mil millones de mascarillas cada mes durante la pandemia de COVID-19. Cuando se desechan, estas mascarillas crean cientos de toneladas de residuos de polímeros. Estos residuos son difíciles de reciclar y emiten productos químicos tóxicos si se queman. Para resolver el problema, un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia ‘MISIS’ (NUST MISIS) desarrolló una nueva tecnología para convertir mascarillas desechadas en baterías para su uso en dispositivos domésticos. Los envases de residuos de medicamentos también se utilizan como envoltura para la batería, y el grafeno es el único material nuevo que necesita ser adquirido para el proceso. Las baterías almacenan bien la energía y son más baratas de producir que sus contrapartes convencionales recubiertas de metal.
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Transformando mascarillas antiguas en baterías eficientes con la ayuda del grafeno
Para reciclar las mascarillas, el equipo las desinfectó usando ultrasonido y las sumergió en pintura hecha de grafeno. Las mascarillas fueron luego comprimidas y calentadas a 284°F (140°C) para formar pellets que funcionarían como electrodos de la batería. Estos pellets están separados por una capa aislante que también está hecha de mascarillas usadas.
El paso final es empapar toda la cosa en un electrolito y envolverla en envolturas hechas de envases de residuos. De esta forma, los residuos médicos crean la base para las baterías, bastando finalizar con el grafeno.
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Experto explica el proceso de producción de baterías con mascarillas desechables
Para explicar el proceso, el profesor Anvar Zakhidov, director científico del proyecto de infraestructura «Dispositivos fotovoltaicos de alto rendimiento, flexibles y basados en perovskitas híbridas» de NUST MISIS, dijo: «Para crear una batería del tipo supercapacitor, se utiliza el siguiente algoritmo: primero las mascarillas son desinfectadas con ultrasonido, luego sumergidas en ‘pintura’ hecha de grafeno, que satura la mascarilla, a una temperatura de 1000-1300°C, mientras que la nueva tecnología reduce el consumo de energía en un factor de 10. Un separador (también hecho de material de mascarilla) con propiedades aislantes se coloca entre los dos electrodos hechos del nuevo material. Se satura con un electrolito especial y, a continuación, se crea una carcasa protectora a partir del material de los blísteres médicos (como el paracetamol)».
Baterías eficientes reciclan mascarillas desechables y hacen buen uso del grafeno
Aunque el proceso es inspirador por sí mismo, el equipo descubrió que las baterías que utilizan grafeno y mascarillas desechadas son bastante efectivas. Los investigadores afirman que han alcanzado una densidad de energía de 99,7 watts-hora por kilogramo (Wh/kg). Este valor se aproxima a la densidad de energía de la batería de iones de litio, que varía entre 100 y 265 Wh/kg.
De acuerdo con el artículo, los investigadores mejoraron la batería añadiendo nanopartículas de una perovskita de óxido de calcio-cobalto a los electrodos. Esto aumentó la densidad de energía en más del 100%, elevándola a 208 Wh/kg. La versión de mejor rendimiento de la batería retiene el 82% de su capacidad después de 1.500 ciclos y puede proporcionar energía durante más de 10 horas a una tensión de hasta 0,54 V.
El nuevo método puede abrir el camino para la producción de baterías superiores de varias maneras frente a las baterías convencionales más pesadas y recubiertas de metal, que requieren más costos de fabricación. Las baterías delgadas, flexibles y de bajo costo también son desechables y pueden ser utilizadas en electrodomésticos, desde relojes hasta lámparas, en el futuro.
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