Um material extraído das cascas de caranguejo, camarão e lagosta, resíduos descartados em grande volume pela indústria do pescado, foi transformado em géis testados como eletrólito de baterias de zinco.
A pesquisa, publicada na revista científica Matter, foi conduzida por uma equipe liderada por Liangbing Hu e mostra que o material, além de funcionar bem, se decompõe no solo em cerca de cinco meses.
Como as cascas de frutos do mar viram componente de bateria
O caminho entre a casca de um caranguejo e o interior de uma bateria passa por uma substância chamada quitosana. Ela é derivada da quitina, o material rígido que compõe o exoesqueleto de crustáceos.
Com processamento químico adequado, a quitina se transforma em quitosana, um polímero mais flexível e trabalhável. A indústria pesqueira já produz essa matéria-prima em grandes quantidades como subproduto: as cascas normalmente iriam para o lixo.
A equipe de Hu transformou a quitosana num gel e o usou como eletrólito, o fluido que fica entre os eletrodos da bateria e permite a circulação de íons. O eletrodo negativo é feito de zinco, um metal mais abundante na crosta terrestre do que o lítio e geralmente considerado mais barato e mais seguro.
O resultado nos testes de desempenho
O problema clássico das baterias de zinco é que o metal tende a crescer de forma irregular durante os ciclos de carga e descarga, formando estruturas pontiagudas chamadas dendritas, que podem curto-circuitar a célula.
O gel de quitosana age sobre esse problema: como contém íons de zinco em sua estrutura, orienta o depósito do metal em camadas planas e uniformes.
No teste, o anodo de zinco completou mais de 1.000 ciclos com eficiência coulômbica de 99,7%. Esse índice mede quanto da carga inserida na bateria retorna na descarga. Um valor próximo de 100% indica que pouco se perde em reações indesejadas a cada ciclo, o que explica a durabilidade do componente.
Quando a bateria é descartada
Quando o gel de quitosana é enterrado no solo, microrganismos o decompõem em cerca de cinco meses. O que fica para trás é o zinco metálico, que pode ser recuperado e reciclado. Segundo os pesquisadores, cerca de dois terços da bateria se degrada dessa forma.
O terço restante ainda não é biodegradável, e Liangbing Hu declarou que o objetivo futuro é chegar a 100%.
O contraste com as baterias de íon-lítio é direto: os separadores plásticos usados nessas células levam centenas a milhares de anos para se degradar. Ainda assim, a pesquisa representa um protótipo de laboratório, não um produto disponível no mercado.
O caminho entre um resultado limpo num experimento e uma bateria comercialmente viável envolve escala de produção, custos e testes de longa duração que um único estudo ainda não resolve.
