Um corante vegetal natural antigo de cor vermelha pode ser usado para criar uma bateria de iões de lítio sustentável e amiga do ambiente, dizem os pesquisadores.
O corante que os pesquisadores estão a investigar para utilização em baterias vem das raízes de uma planta trepadeira conhecida como Madder. Civilizações da Ásia e do Médio Oriente foram as primeiras cozer estas raízes há mais de 3.500 anos, para extrair purpurina, um corante não-tóxico que tingia tecidos de cores vivas como laranjas, vermelhos e rosas.
"Esta é uma mudança de paradigma relativamente aos últimos 3.000 anos, em que temos usado purpurina como matéria corante - Nunca pensei que isso poderia ser usado no armazenamento de energia", disse o pesquisador George John, do City College de Nova York. Os dispositivos móveis recarregáveis por iões de lítio e os veículos elétricos todos dependem de baterias de iões de lítio que precisam de cobalto como ingrediente chave dos elétrodos através dos quais a corrente elétrica flui.
"Trinta por cento do cobalto globalmente produzido serve para alimentar a tecnologia das baterias", disse Arava Leela Mohana Reddy, cientista de materiais da Universidade Rice. No entanto, a mineração do cobalto é cara, e os suprimentos são finitos. A fabricação e reciclagem de baterias de lítio feitas com cobalto também exige altas temperaturas e muita energia. Em 2010, quase 10.000 milhões de baterias de iões de lítio tiveram de ser recicladas, disse Reddy.
Além disso, a produção e reciclagem de baterias bombeia cerca de 72 kg de dióxido de carbono, o gás de estufa na atmosfera, por cada quilowatt-hora de energia das baterias. Todos esses fatores têm impulsionado a pesquisa com vista ao desenvolvimento de baterias mais verdes usando moléculas de base biológica, disse Reddy.
Depois de investigar um número de moléculas da natureza, os pesquisadores descobriram que a purpurina e os seus parentes parecem ideais como materiais de eletrodo. Os pesquisadores descobriram que podiam fazer da purpurina um eletrodo em apenas algumas etapas fáceis, todas relativamente baratas em temperatura ambiente - eles simplesmente dissolveram o corante num sal de lítio e adicionaram álcool e solvente. Quando os iões de lítio do sal se ligam à purpurina, a solução passa de amarelo avermelhado a rosa.
Além disso, absorvem dióxido de carbono e não geram o gás do aquecimento global. A forma como se liga a purpurina ao lítio torna-a tóxica, o que sugere que as baterias de lítio feitas com ela só poderiam ser deitadas fora, sem a necessidade de reciclagem cara. "A purpurina vem da natureza e vai voltar para a natureza", disse John.
O desempenho elétrico da bateria "está dentro da estimativa das mais convencionais baterias de lítio", disse Reddy. Para efeito de comparação, se uma bateria de iões de lítio convencional teve uma pontuação de desempenho de 140, a nova bateria pontuou cerca de 100, disse ele.
Um ponto fraco do aparelho é que o material eletrólito onde os eletrodos de iões de lítio são normalmente imersos, quebram os eletrodos baseados em purpurina. "No entanto, estamos muito confiantes de que podemos chegar a um novo eletrólito para uma estável bateria verde de iões de lítio", disse Reddy.
Futuras pesquisas visam melhorar a eficiência através da manipulação química da purpurina e desenvolver moléculas semelhantes que possam desempenhar ainda melhor o papel da purpurina. Os cientistas detalharam as suas descobertas online a 11 de dezembro na revista Scientific Reports.
