Un progetto bio in grado di cambiare il futuro: la nuova frontiera delle batterie

I ricercatori del Laboratorio federale svizzero per le prove e la ricerca sui materiali (EMPA) hanno inventato delle batterie biodegradabili

Alcuni ricercatori svizzeri hanno creato le prime batterie di carta biodegradabili, con l’obiettivo di ridurre l’impatto ambientale dei dispositivi elettronici monouso per applicazioni quali diagnosi presso i punti di cura, imballaggi intelligenti e rilevamento ambientale.

“Sembra impossibile: basta aggiungere acqua a un pezzo di carta e ottenere energia”, ha affermato la rivista TIME Magazine, che ha scelto la batteria prodotta in Svizzera come una delle vincitrici nella categoria invenzioni “sperimentali”. La batteria è alimentata da sale (disperso nella carta) e da inchiostri contenenti grafite, zinco e carbonio.

Gli scienziati inventano batterie di carta bio: basta aggiungere dell’acqua

I dispositivi elettronici scartati si stanno accumulando rapidamente, spingendo i ricercatori a esplorare modi creativi per ridurre questi rifiuti elettronici: per questo, un team di ricerca ha realizzato delle batterie bio usa e getta attivate dall’acqua, fatte di carta e altri materiali sostenibili.

I cavi, gli schermi e le batterie che compongono i nostri dispositivi, per non parlare della plastica, del metallo e degli altri materiali che li racchiudono, stanno riempiendo le discariche di detriti pericolosi. Alcuni rifiuti elettronici sono relativamente grandi: vecchi telefoni cellulari e condizionatori d’aria, per esempio. Altri più insidiosi, come i kit diagnostici medici monouso, i sensori ambientali e le etichette intelligenti che contengono batterie usa e getta e altre apparecchiature.

I ricercatori del Laboratorio dei materiali di cellulosa e legno dei Laboratori federali svizzeri di scienza e tecnologia dei materiali (Empa) stanno lavorando per affrontare questo problema. Il loro nuovo articolo su Scientific Reports descrive una batteria di carta attivata dall’acqua sviluppata con materiali rispettosi dell’ambiente che potrebbe eventualmente presentare un’alternativa sostenibile alle batterie più dannose e comuni nei dispositivi a bassa potenza.

La batteria di carta ha gli stessi componenti chiave delle batterie standard ma le imballa in modo diverso. Come una tipica batteria chimica, ha un lato caricato positivamente chiamato catodo, un lato caricato negativamente chiamato anodo e un materiale conduttivo chiamato elettrolita tra i due. I componenti di una batteria tradizionale sono racchiusi in plastica e metallo; nella nuova batteria, l’anodo e il catodo sono inchiostri stampati sul fronte e sul retro di un pezzo di carta.

Quest’ultima è infusa di sale, che si dissolve quando viene inumidita con acqua. La soluzione di acqua salata funge da elettrolita. I materiali sostenibili erano un prerequisito per i ricercatori, che per creare il loro dispositivo hanno considerato solo ingredienti non tossici e abbondanti. Dopo aver provato centinaia di formulazioni per i componenti, gli studiosi hanno optato per un inchiostro di grafite per realizzare il catodo, un inchiostro di zinco per l’anodo e carta infusa con sale per creare l’elettrolita.

Quando la carta è asciutta, la batteria è stabile. Tuttavia, aggiungendo solo un paio di gocce d’acqua il sale intrappolato si dissolve, consentendo agli elettroni di fluire. Una volta inumidita la carta, la batteria si attiva entro 20 secondi. A quel punto, se la batteria non è collegata ad un dispositivo elettronico, avrà una tensione costante di 1,2 volt. Le prestazioni operative della nuova batteria diminuiscono man mano che la carta si asciuga.

Sebbene i ricercatori abbiano dimostrato che la loro batteria potrebbe alimentare una sveglia, è improbabile che possano sostituire le batterie AA standard sugli scaffali dei negozi. Gli scienziati prevedono invece un futuro in cui queste batterie saranno integrate in test diagnostici e sensori ambientali, idealmente con altri componenti sostenibili come schermi e imballaggi.