A celulose pode desempenhar um papel importante na futura eletrônica verde

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A celulose pode desempenhar um papel importante na futura
eletrônica verde
Dispositivos de armazenamento de energia baseados em celulose poderiam fornecer uma solução viável
para a criação de eletrônicos sustentáveis e baratos.
Crédito da imagem: Foto de Jaimie Phillips em Unsplash
A sustentabilidade e a eletrônica nem sempre andam de mãos dadas. A fabricação, operação e prazo de
validade limitado de dispositivos eletrônicos, como telefones celulares e televisores, por exemplo, são
um fardo para o meio ambiente.
De acordo com estimativas das Nações Unidas, entre 40 e 50 milhões de toneladas de resíduos
elétricos são gerados a cada ano. Não é de surpreender, dado que o desempenho do computador dobra
a cada poucos anos, novas telas planas e telefones inteligentes substituem continuamente a tecnologia
mais antiga – e todos esses dispositivos antigos precisam ser descartados de alguma forma ... em algum
lugar.
Os resíduos das nações industrializadas muitas vezes acabam nos lixões de nações mais pobres, como
os da África e da Ásia. O maior local de eliminação de resíduos eletrônicos do mundo está localizado em
Agbogbloshie, Gana. Aqui, 40.000 pessoas vivem em uma área de cerca de 1600 ha, e é um dos
lugares mais contaminados do mundo.
https://news.un.org/en/story/2017/12/639312-electronic-waste-poses-growing-risk-environment-human-health-un-report-warns
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Ultimamente, uma ideia apresentada pela primeira vez em 1939 vem ganhando força: o conceito é
produzir componentes eletrônicos da celulose – o principal componente das paredes celulares das
plantas – para criar eletrônicos sustentáveis e ecológicos.
Em particular, há um interesse crescente na comunidade de pesquisa de energia em dispositivos de
armazenamento de energia baseados em celulose, como supercapacitores e baterias. Várias
publicações surgiram nos últimos anos que exploram a celulose como um material alternativo em
dispositivos de armazenamento de energia.
Como a celulose pode ser produzida em grandes quantidades a baixo custo usando técnicas de
fabricação de papel, os sistemas de armazenamento de energia feitos a partir do material sustentável
seriam um passo importante para a eletrônica verde. Tais dispositivos poderiam fornecer alternativas
econômicas às baterias à base de lítio, por exemplo, e facilitar o desenvolvimento de novos tipos de
sistemas de armazenamento de energia.
Em um relatório de progresso recentemente publicado em Advanced Materials, Dr. Zhaohui Wang e o
professor Leif Nyholm, da Universidade de Uppsala, na Suécia, juntamente com o professor Sang-Young
Lee e colegas de trabalho do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), Coréia,
exploraram essa área de pesquisa e avaliaram a viabilidade da celulose nesses tipos de aplicações.
Estes incluem dispositivos de armazenamento de energia compostos por compósitos condutores e
camadas finas de materiais eletroativos, bem como coletores de corrente baseados em celulose e
separadores funcionais.
A celulose foi encontrada para ser um excelente material na fabricação de eletrodos, bem como
separadores de bateria através de uma abordagem direta que deposita uma camada fina de um material
condutor na superfície de uma folha de celulose, convertendo assim o papel isolante em um coletor de
corrente flexível e condutor. Além disso, a celulose é um substrato atraente para dispositivos de
armazenamento de energia impresso devido à sua flexibilidade mecânica superior, estabilidade térmica
e reciclabilidade. Um estudo particularmente interessante demonstrou com sucesso um micro-
supercapacitor sustentável baseado em papel.
“O recente desenvolvimento de dispositivos de armazenamento de energia eletroquímica à base de
celulose, bem como materiais para tais dispositivos, indicam claramente que a celulose tem o potencial
de se tornar um material muito importante na realização de novos tipos de dispositivos baratos e
sustentáveis”, escreveram os autores.
Os autores enfatizam que atenção deve ser dada às propriedades da celulose como a porosidade, a
distribuição dos poros, a distribuição do tamanho dos poros e a cristalinidade, pois essas propriedades
afetam diretamente o desempenho do armazenamento de energia. Celulose derivada de condutas de
madeira de forma diferente em comparação com celulose de algas ou algodão. Investigações adicionais
devem considerar as seleções adequadas dos tipos de celulose empregados, bem como porosidades
otimizadas. Uma porosidade muito baixa ou muito alta diminuiria o desempenho da bateria, o conteúdo
de água da celulose é outro parâmetro importante.
De acordo com a equipe, a flexibilidade e os custos de produção são fatores decisivos que favorecem a
eletrônica à base de celulose, além de utilizar várias técnicas de impressão, que há muito estão
disponíveis.
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie50355a005
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201702394
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Assim, a pesquisa sobre supercapacitores e baterias à base de celulose é muito promissora e, portanto,
deve ser dada uma prioridade maior. Considerando as propriedades da celulose e as possibilidades de
empregar métodos de fabricação em larga escala existentes, eles acreditam que os sistemas de
armazenamento de energia baseados em celulose permitirão novos dispositivos que servirão como
complementos à tecnologia convencional.
Referência: Z. Wang, et al. Por que dispositivos de armazenamento de energia eletroquímica
baseados em celulose? Materiais Avançados (2020). DOI: 10.1002/ adma.202000892
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https://doi.org/10.1002/adma.202000892