Batería de Papel: tecnología biodegradable

Batería de papel: Uno de los grandes desafíos que los científicos están buscando hoy, es el desarrollo de nuevas baterías.

Que sean más eficiente, más pequeñas, menos costosas y más “limpias”.

La producción de baterías fabricadas a partir de iones de litio, son altamente contaminantes para el planeta.

Incluyendo que son tóxicas para el hombre, ya que es utilizada por la industria automotriz.

Actualmente nace una antología de baterías renovables y biodegradables.

Además de abrir un futuro mejor para nuestro planeta, también demuestran la posibilidad de producir productos de alto rendimiento con materiales naturales.

Un equipo de investigadores e ingenieros de la Universidad de Binghamton en Nueva York (EE. UU.) parecen haber dado un paso más.

Quienes trabajaron de la mano en el proyecto por parte del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación fue el investigador Seokheun “Sean” Choi y el profesor Omowunmi Sadik del Departamento de Química.

El encargado del  diseño de la batería en papel fue el Sr Choi,  mientras que Sadik hizo que el dispositivo fuera una “biobatería” autosostenible.

Es importante mencionar que esta investigación contó también con el apoyo de la National Science Foundation (Fundación Nacional para la Ciencia, con sede en Estados Unidos)

De igual forma, se realizó a través del Centro de Investigación en Tecnologías Avanzadas de Detección y Sostenibilidad Ambiental.

En la revista Advanced Sustainable Systems, Seokheun “Sean” Choi, explico que, “existe un aumento dramáticos en los desechos electrónicos y esta puede ser una excelente manera de comenzar a reducirlos”

El equipo de científicos estadounidenses ha desarrollado una nueva batería inspirada en el origami japonés, el arte de doblar y cortar papel.

Pero más allá de esta inspiración, también es la fuente de energía que impulsa el equipo que parece abrir nuevas puertas: bacterias.

Esta batería biodegradable basada en papel increíblemente eficiente.

De hecho, es posible que en el futuro todas las baterías estén hechas de este material.

Un valor positivo es que, no solo ayudaría a los usuarios por su buen funcionamiento y eficiencia sino también a reducir los desechos electrónicos que generemos en unos años.

La batería de papel híbrido exhibió una relación potencia/costo mucho más alta que todas las baterías microbianas en papel expuestas anteriormente.

A pesar de que a las baterías se les puede dar otro uso o incluso reciclarlas, este tipo de iniciativa como proyecto crea entusiasmo.

Especialmente por las comunidades científicas del mundo sobre la posibilidad que la batería de papel se convierta en una alternativa sostenible y ecológica.

Porque en realidad los diseños propuestos anteriormente no fueron considerados lo suficientemente buenos.

Ya que, además de ser difícil de producir no eran en su totalidad biodegradables.

¿Compuestos de la Batería de Papel?

La batería de papel concentrar material orgánico.

En la batería de papel plegado, los investigadores utilizaron el metabolismo de las bacterias presentes para generar energía suficiente para alimentar el prototipo.

Además, utiliza un híbrido de papel y polímeros de ingeniería, los cuales son livianos, de bajo costo y también muy flexibles.

Los polímeros que se emplean son:

• Ácido poliámico
• Poli dianhídrido piromelítico – p – fenilendiamina

Éstos son los responsables de sus excelentes propiedades de biodegradación.

En las pruebas de laboratorio lograron manipular y controlar diferentes componentes orgánicos, inorgánicos y biológicos para crear esta batería capaz de encender un LED y una calculadora eléctrica.

Este prototipo de batería tiene la ventaja es que puede quedar almacenada e inactiva.

Y logra ponerse en funcionamiento tras entrar en contacto con el agua.

Así mismo, realizaron una prueba de degradación de la batería en agua.

El proceso se desarrolló fácilmente sin instalaciones especiales, condiciones o introducción de otros microorganismos.

Beneficios

• Un proceso sencillo y económico, pues el material permite toda clase de modificaciones según la configuración necesaria.
• Esta batería tendría un costo de producción muy bajo y sería biodegradable.
• Dos cualidades que se deben al papel, de bajo costo y que permiten fácilmente la inyección de una solución en el dispositivo por capilaridad.
• Tras un ciclo de uso de 4 meses la bateria puede desintegrarse en agua o mendiante tecnicas de compost.
• El sistema se puede apilar o doblar varias baterias para una conexion en serie o paralela.

Otros proyectos similares

• Baterías que las bacterias pueden comer

El 26 de febrero 2018, la diario japonés Asahi Shimbun  escribe en un artículo de la invención de una batería que podría ser “comido” por bacterias.

Desarrollado por el gigante de las telecomunicaciones japonesa Nippon Telegraph and Telephone  (NTT).

Batería que ha demostrado su lado “biodegradable” al ser incorporada a una plantación de espinacas japonesas y no obstaculizar en absoluto la evolución de esta última.

Esta batería, equipada con sensores, podría permitir a los científicos realizar mediciones en lugares que no son amigables para los humanos, como el borde de un volcán o el fondo de un río.

El objetivo: recopilar datos hasta el agotamiento y la descomposición de estas baterías sin tener que recuperarlas.

Por el momento, solo la batería, hecha de componentes biológicos, es biodegradable.

Los científicos aún están buscando una solución para que los sensores y el chip de comunicación presentes en estas pequeñas cajas de recolección de datos también se degraden sin dañar el medio ambiente.

• Baterías hechas de una sustancia llamada “aerogel”.

En Suecia, los investigadores han creado baterías desde una sustancia llamada “aerogel”.

Esta hecha de madera y espuma, ambas elásticas, ligeras, potentes  y resistentes a los choques.

Podrían almacenar más energía que una batería convencional.

Esta batería biodegradable hecha solo de elementos naturales (celulosas extraídas de la madera).

Podría eventualmente usarse en automóviles eléctricos y ropa conectada gracias a su flexibilidad y resistencia.

• Baterías comestibles para el ser humano. 

Compuesta por melanina extraída de tinta de calamar y óxido de manganeso.

Esta batería podría funcionar, por un corto tiempo, con medicamentos “inteligentes”.

Muy útiles para la medicina, estas baterías todavía están en el estado de prototipos.

Su desarrollo podría ayudar a evitar una cirugía pesada para que los pacientes coloquen y retiren un dispositivo médico.

 

El próximo paso de los investigadores será encontrar una posible aplicación para esta nueva generación de batería biodegradable. 

Estas baterías del futuro permanecen por el momento poco comercializadas.

Sin embargo, es un primer paso de muchos, lo que indica que vamos en la dirección correcta. 

Batería de papel flexible del mercado mundial 2019

Las principales empresas de todo el mundo están aplicando diversas técnicas innovadoras para ganar aún más peso en el desarrollo del mercado de baterías de papel flexible.

Desde una perspectiva global, un gran número de fabricantes en este mercado están creciendo, por lo que es necesario que cada empresa en el mercado trabaje fervientemente para superar a los demás.

Segmentación territorial:
• En Norteamérica Los EE.UU, Canadá y también México)
• Europa El Reino Unido, el país de Francia, Germany, España, Italia y el resto del continente Europeo)
• También en Asia Pacífico (La República China, Japón, Corea del Norte, ASEAN , India, el remanente de Asia Pacífico)
• América Latina (El país de Brasil, Argentina, Colombia y al igual lo que resta de América Latina)
• Oriente Medio y África (Turquía, CCG, Emiratos Árabes Unidos, Sudáfrica y Resto de Oriente Medio)

Las solicitudes personalizadas de informes de mercado siempre son bienvenidas, ya que mejoran el resultado final.

Tipo de Análisis del producto:
Por capacidad de carga
Cargable de papel flexible de la batería
La batería de uso individual de papel flexible
por tipo de producto
Laminar de polímero de litio de la batería
de película delgada y Impreso batería
flexible de zinc-carbón de la batería
avanzada de iones de litio

El Informe de investigación de mercado global de papel de 2019 de Batería de papel flexible presenta un análisis en profundidad del tamaño del mercado, crecimiento, participación, segmentos, fabricantes y tecnologías, tendencias clave, factores del mercado , desafíos, estandarización, modelos de implementación, oportunidades, pronósticos futuros de 2025.

Global Keyword Research 2019 proporciona una visión general básica de la industria, que incluye definiciones, clasificaciones, aplicaciones y la estructura de la cadena industrial.

El análisis de mercado de Global Flexible Paper Battery se proporciona para los mercados internacionales, incluidas las tendencias de desarrollo, el análisis competitivo del paisaje y el estado de desarrollo de las regiones clave.

Se discuten las políticas y los planes de desarrollo, así como también se analizan los procesos de fabricación y las estructuras de costos.

Este informe también muestra el consumo de importación / exportación, la oferta y la demanda, cifras, costos, precios, ingresos y márgenes brutos.

El informe de investigación de mercado global 2019 de la industria, se extiende en varias páginas y proporciona estadísticas vitales vitales, datos, información, tendencias e información detallada sobre el panorama competitivo de este nicho de sector.

En la Universidad de Birmingham, los profesores Seokheun “Sean” Choi y Omowunmi Sadik, respectivamente, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y del Departamento de Química, han desarrollado una batería de papel y biopolímeros; Por lo tanto, dicha tecnología se denomina “biobatería”.

Además, esta batería tiene la particularidad de ser alimentada por bacterias.

“El papel tiene ventajas únicas como material para biosensores ” , explica Choi. ” Es asequible, fácilmente disponible, flexible y tiene una gran superficie.

 Sin embargo, los sensores sofisticados requieren una fuente de energía. Las baterías comerciales son demasiado caras y producen demasiados residuos, y no pueden integrarse en estructuras de papel. Por lo tanto, la mejor solución es un papel de bio-batería.

Los científicos ya han desarrollado biosensores de papel para diagnosticar fácilmente ciertas enfermedades y contaminantes ambientales. La mayoría de estos dispositivos dependen de un cambio de color, pero generalmente no son muy precisos. Para mejorar su precisión, los biosensores requieren una fuente de energía.

El objetivo de Choi y sus colegas era desarrollar una batería de papel asequible alimentada por bacterias y que se integrara fácilmente con estos biosensores de un solo uso.

Por lo tanto, los investigadores imprimieron capas muy delgadas de metales y otros polímeros en una superficie de papel. Luego colocaron exoelectrógenos liofilizados en el papel.

Los exoelectrógenos son bacterias que pueden transferir electrones a ambos lados de sus membranas. Los electrones, generados cuando la bacteria produce energía por sí misma, se transfieren fuera de la membrana y pueden entrar en contacto con los electrodos que alimentan la batería.

Para activar la batería, los científicos agregaron un poco de agua a las bacterias que volvieron a la vida y, en cuestión de minutos, produjeron suficientes electrones para alimentar un diodo de luz y una calculadora.

Un aspecto igualmente importante del dispositivo es su biodegradabilidad. Los investigadores que eran responsables de la indagación emplearon a dos polímeros estructurales en especial, un polímero PAA (poli (ácido amico)) y  también un polímero PPDD (poli dianhídrido piromelítico-p-fenilendiamina).

Una vez sumergida en agua, la batería se biodegrada en unas pocas horas.

Las pruebas también mostraron que el oxígeno no representaba un obstáculo limitante. De hecho, al pasar fácilmente por el papel, el oxígeno puede capturar los electrones que salen de la membrana bacteriana antes de que entren en los electrodos.

No obstante, las mediciones hicieron la demostración pese a que el oxígeno disminuya un poco la potencia producida, esta reducción es totalmente insignificante. Esto se debe a que, debido a que las bacterias están firmemente unidas a las fibras de papel, los electrones producidos alcanzan el ánodo antes de que intervenga el oxígeno.

Esta biobatería bacteriana puede usarse una vez y arrojarse al medio ambiente. Tiene una vida útil de aproximadamente 4 meses. Choi está trabajando para mejorar la supervivencia y el rendimiento de las bacterias liofilizadas para aumentar la vida útil de la batería.

” La potencia generada debe incrementarse 1000 veces antes de que pueda usarse en aplicaciones prácticas ” ,dice Choi. Un umbral que podría lograrse al apilar varias biobaterías.

¿Está listo el mercado para la batería del futuro?

La búsqueda de la batería ecológica está progresando, pero el mercado de baterías hoy en día sigue dominado por las baterías de iones de litio , que son altamente contaminantes y difíciles de reciclar.

Este último puede almacenar una gran cantidad de energía y puede recargarse sin verse afectado por el efecto de memoria , que causa pérdida de energía y un menor rendimiento a medida que se usa.

Estas baterías del futuro permanecen por el momento poco comercializadas. En cuestión: altos costos de producción, la imposibilidad de usarlos para hacer que los productos de consumo actuales funcionen o simplemente  la inercia del sector.

 Esperemos que los planetas estén alineados para que nuestros teléfonos inteligentes funcionen en el futuro cercano con tinta de sepia. Sin descargarse después de un día.

 

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