Basta adicionar água: uma bateria biodegradável feita de papel poderá alimentar dispositivos médicos algum dia

Kaitlin Edwards

Notificação

16 de agosto de 2022

Os aparelhos eletrônicos de uso único, como dispositivos de diagnóstico para uso à beira do leito, podem se tornar mais ecológicos graças a uma bateria biodegradável experimental ativada pela água.

Em baterias convencionais, a água pode causar um curto-circuito ao interromper o fluxo de elétrons do polo positivo para o negativo. Pesquisadores dos Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, na Suíça, aproveitaram as propriedades eletroquímicas da água e usaram-na como catalisador.

Quando a água é absorvida através do pavio da bateria, ela dissolve o cloreto de sódio disperso sobre a base da bateria e ativa a célula eletroquímica. A bateria usa outros materiais biodegradáveis, como zinco para o ânodo metálico, grafite para o cátodo não tóxico e papel para o substrato.

Os pesquisadores desenvolveram materiais sustentáveis e técnicas de processamento que permitem a impressão de baterias à base de papel que são "seguras e não danosas", segundo o coautor Dr. Gustav Nyström, Ph.D., e que "podem, portanto, ser descartadas com um impacto mínimo ao meio ambiente".

O lixo eletrônico (resíduos gerados por equipamentos eletrônicos) vem aumentando constantemente. A cada ano, a quantidade total de equipamentos eletrônicos usados em todo o mundo cresce 2,5 milhões de toneladas. Com o aumento do uso vem o aumento do desperdício.

Em todo o mundo, até 2030, a quantidade total de lixo eletrônico deve chegar a 74,7 milhões de toneladas, o que equivale ao peso de cerca de 490 navios de cruzeiro.

A indústria da saúde usa uma variedade de dispositivos que contribuem para o lixo eletrônico, incluindo computadores, tablets, dispositivos móveis e uma série de outros pequenos dispositivos – bem como todas as baterias que os alimentam. Os pesquisadores preveem que dispositivos como equipamentos de diagnóstico à beira do leito (por exemplo, monitores de glicemia e hemocitômetros) poderiam ser alimentados por essas baterias.

"Achamos que elas possam ser úteis para alimentar aparelhos eletrônicos e sensores de baixa potência, por exemplo, para uso agrícola, ambiental ou sensores do conteúdo dos alimentos, mas também, por exemplo, para kits de diagnóstico biomédico", disse o Dr. Gustav.

Para demonstrar a capacidade energética, os pesquisadores fabricaram uma bateria de duas células e usaram-na para alimentar um despertador digital. A bateria foi projetada para permanecer inativa até que a água fosse aplicada e absorvida pelo componente do substrato de papel da bateria.

Relógio digital sendo alimentado por uma bateria feita de um pedaço de papel.

Uma vez ativada, uma única célula de bateria pode fornecer um potencial de circuito aberto de 1,2 V e uma densidade máxima de potência de 150 μW/cm² a 0,5 mA. Para comparação, uma bateria alcalina AAA tem um potencial de tensão de cerca de 1,6 V.

Nos experimentos, a bateria operou por cerca de uma hora até o seu desempenho começar a diminuir como resultado da secagem do substrato de papel. Quando reidratada, a bateria recuperou rapidamente seu desempenho.

Um pavio maior ou mais grosso pode prolongar a vida útil da bateria agindo como um reservatório de água, de acordo com os pesquisadores.

"O papel é um portador de informações há milhares de anos. Agora, na atual sociedade conectada, vemos uma nova função do papel de portador digital de informações de descarte seguro", disse o Dr. Gustav. "Espero que nossa pesquisa possa contribuir para novas formas de integrar o armazenamento de energia."

O Dr. Gustav Nyström informou não ter conflitos de interesses relevantes.

Sci Rep. Publicado on-line em 28 de julho de 2022. Texto completo

Kaitlin Edwards é editora médica residente em New York. Acompanhe seu trabalho no Twitter: @kaitmedwards.

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