Investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, han desarrollado una técnica para convertir papel usado de envases y bolsas de un solo uso, así como cajas de cartón, en un componente crucial de las baterías de iones de litio .
A través de un proceso llamado carbonización, que convierte el papel en carbono puro, el equipo de NTU convirtió las fibras de papel en electrodos.
Para carbonizar el papel, el equipo lo expuso a altas temperaturas, lo que lo redujo a carbono puro, vapor de agua y aceites que pueden usarse como biocombustible. Como la carbonización se lleva a cabo en ausencia de oxígeno, el proceso emite cantidades insignificantes de dióxido de carbono y, por lo tanto, es una alternativa más ecológica que desechar el papel kraft mediante la incineración, que produce grandes cantidades de gases de efecto invernadero.
Los ánodos de carbono producido por el equipo de investigación también demostró ser duradero, flexible y electroquímicamente adecuado. Las pruebas de laboratorio mostraron que los ánodos podían cargarse y descargarse hasta 1200 veces, lo que es al menos el doble de duradero que los ánodos de las baterías de teléfonos actuales.
Las baterías que usan los ánodos fabricados por NTU también podrían soportar más estrés físico que sus contrapartes, absorbiendo la energía de trituración hasta cinco veces mejor.
En un artículo publicado en la revista Additive Manufacturing , los científicos explican que este nuevo método también utiliza procesos que consumen menos energía y metales pesados en comparación con los métodos industriales actuales para fabricar ánodos de baterías. Dado que el ánodo vale del 10% al 15% del costo total de una batería de iones de litio, se espera que la técnica también reduzca el costo de fabricación.
Una piñata puntiaguda
Para producir los ánodos de carbono, el grupo unió y cortó con láser varias láminas delgadas de papel kraft para formar diferentes geometrías de celosía, algunas parecidas a una piñata puntiaguda. A continuación, el papel se calentó a 1200°C en un horno sin presencia de oxígeno, para convertirlo en carbono, formando los ánodos.
El equipo atribuye la superior durabilidad, flexibilidad y propiedades electroquímicas del ánodo a la disposición de las fibras de papel. Dijeron que tal combinación de fuerza y dureza mecánica permitiría que las baterías de teléfonos, computadoras portátiles y automóviles resistan mejor los impactos de caídas y choques.
La tecnología actual de las baterías de litio se basa en electrodos de carbono internos que se agrietan y se desmoronan gradualmente después de que se caigan los golpes físicos, que es una de las razones principales por las que la vida útil de la batería se acorta con el tiempo.
“Nuestro método convierte un material común y omnipresente, el papel, en otro que es extremadamente duradero y tiene una gran demanda”, dijo el líder del proyecto, Lai Changquan, en un comunicado de prensa. “Esperamos que nuestros ánodos satisfagan la creciente necesidad mundial de un material sostenible y más ecológico para las baterías, cuya fabricación y manejo inadecuado de desechos han demostrado tener un impacto negativo en nuestro medio ambiente”.
Economía circular
Además de los desechos metálicos , los desechos de papel también son un problema ambiental creciente. En Singapur, las bolsas de papel desechadas, cartón, periódicos y otros envases de papel representaron casi una quinta parte de los desechos generados en 2020.
También se descubrió que las bolsas de papel kraft, que constituyen la mayor parte de los desechos de papel del país, tienen un gran impacto ambiental. huella debido a su contribución al calentamiento global cuando se incineran y el potencial de eco-toxicidad en su producción, encontró un estudio separado de 2020 NTU.
En opinión de los científicos, su innovación presenta una oportunidad para reciclar productos de desecho y reducir la dependencia de Singapur de los combustibles fósiles, acelerando la transición del país hacia una economía circular, materiales verdes y energía limpia.
Fuente: Mining
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