- Los científicos de la Facultad de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad de Sídney han ideado una forma de utilizar los residuos de durian para crear almacenes de energía para una carga eléctrica rápida.
- Resulta que la fruta durian extremadamente maloliente, que crece principalmente en países del sudeste asiático como Malasia, Indonesia y Tailandia, puede sintetizar supercondensadores con sus desechos biológicos.
- Sus resultados fueron publicados este mes en el Revista de Almacenamiento de Energía.
El durian, una fruta de árbol descascarada del sudeste asiático, puede oler indescriptiblemente terrible, pero aún sabe dulce y delicioso como su primo estrechamente relacionado, la jaca. Y las dos frutas carnosas podrían ser ingredientes clave en un enfoque de vanguardia para la carga eléctrica a la velocidad del rayo, desde su iPhone hasta su Tesla.
Cuando decimos que la fruta apesta, no estamos exagerando. El fallecido chef, autor y documentalista de viajes Anthony Bourdain dijo una vez que el hedor era “indescriptible, algo que amarás o despreciarás … Tu aliento huele como si hubieras besado a tu abuela muerta en Francia”.
Pero eso no desanimó a Vincent G. Gomes, profesor asociado de la Universidad de Sídney y coautor de un nuevo artículo científico que describe un método novedoso para extraer los desechos biológicos de durian y jackfruit para cargadores eléctricos más rápidos y eficientes. Su trabajo fue publicado a principios de este mes en el Revista de Almacenamiento de Energía.
No espere que los fabricantes empujen pequeños trozos de la fruta puntiaguda en la batería de su automóvil. En cambio, Gomes y su equipo han descubierto un proceso en el que pueden convertir las tripas de la fruta en supercondensadores que pueden almacenar grandes cantidades de energía. Una vez más, señalan los investigadores en su artículo, la naturaleza ya ha encontrado una solución extraordinaria. Solo necesitaban imitarlo.
“La precisión estructural de la biomasa natural con sus poros jerárquicos, desarrollados durante millones de años de evolución biológica, ofrece un recurso excepcional como plantilla para la síntesis de materiales basados en carbono”, escribieron. “Sus propiedades integradas de alta área superficial, conductividad en el plano y sitios activos interfaciales pueden facilitar las reacciones electroquímicas, la difusión iónica y la alta densidad de portadores de carga”.
¿Qué son los supercondensadores?
Gomes y sus colegas científicos escribieron en su artículo que debido al cambio climático y la rápida disminución de los combustibles fósiles, los fabricantes están desarrollando dispositivos de almacenamiento de energía llamados supercondensadores con alta densidad de energía para “promover la captura y entrega rápida de energía”.
Estamos hablando específicamente de supercondensadores electroquímicos, o “condensadores eléctricos de doble capa”. Estos son los “candidatos ideales para el almacenamiento de energía”, para aplicaciones desde dispositivos médicos portátiles hasta baterías usadas en el transporte, según los autores.
Este tipo de supercondensadores, como los creados a partir de la fruta de durian, son excelentes porque tienen una capacidad superior para mantener habilidades de ciclismo consistentes. En la conversación energética, un ciclo es el proceso de cargar y descargar completamente una batería.
Sin embargo, la adopción de supercondensadores sigue siendo costosa, razón por la cual Gomes y compañía han recurrido a desechos orgánicos relativamente baratos de la fruta de jaca y el durian. Por lo general, los supercondensadores se construyen con dos láminas de metal que están recubiertas con un material de electrodo, como el carbón activado.
Mejor que las baterías
Debido a las preocupaciones ambientales y los altos costos, la investigación energética, como el trabajo de Gomes, está cambiando el enfoque de sus típicas baterías de iones de litio a los supercondensadores. Entonces, ¿cuál es la diferencia?
Las baterías tienen dos electrodos, separados por un electrolito, que es solo una sustancia química que sirve como catalizador para una reacción química dentro de la batería. Esas reacciones convierten los químicos dentro de una batería en nuevas sustancias que liberan energía eléctrica en el camino. Una vez que se han agotado todos los productos químicos en el interior, los procesos se detienen y la batería está agotada. Cada vez que ha reemplazado sus baterías de alarma de humo (o sus baterías Walkman en el día), ha experimentado esta muerte energética.
Las baterías recargables, por el contrario, permiten que las reacciones químicas internas se ejecuten en ambas direcciones, volviéndose de naturaleza cíclica. Es por eso que la batería de iones de litio dentro de su iPhone se puede cargar y descargar una y otra vez.
Los condensadores usan electricidad estática en lugar de energía química para almacenar energía. Para cargar un condensador, es un poco como frotar un globo de látex contra tu cabello para crear una estática pegajosa. Una carga eléctrica se acumula en el interior a medida que las cargas negativas y positivas se acumulan en las placas de metal dentro del condensador. Si bien los condensadores están a pasos agigantados por delante de las baterías de alguna manera, no contienen metales tóxicos y se pueden recargar casi infinitamente, no almacenan casi la misma cantidad de energía eléctrica que la batería típica, peso por peso .
Ingrese supercondensadores, que tienen placas de metal más grandes en el interior que su condensador promedio. Cada uno está recubierto con una sustancia porosa como el carbón activado, que crea un área de superficie más grande para almacenar más cargas. Si finge que la energía eléctrica es agua, un condensador viejo normal es como un paño, que contiene solo un poco del agua derramada, y un supercondensador es como una esponja.
Como una esponja
Universidad de sydney
Quizás crear supercondensadores a partir de frutas suene loco. Pero debido a que el poder absorbente del carbón en polvo ayuda a los supercondensadores a almacenar más energía, solo tiene sentido que la biomateria que contiene carbono, como la carne de frutas altamente porosas como el durian, pueda ser una gran adición.
A partir de las frutas malolientes, Gomes y el resto del equipo sintetizaron un aerogel de carbono, que son como los paquetes de sílice que ayudan a mantener la humedad fuera de los productos alimenticios o productos electrónicos envasados, ya que ambos son altamente porosos. En el pasado, los científicos han hecho lo mismo con las sandías, las cáscaras de pomelo e incluso la pulpa de papel.
“Las porciones fibrosas y carnosas de los desechos orgánicos con buena estabilidad mecánica se consideraron como precursores candidatos en comparación con los duros y densos. Los núcleos de fruta residual de durian (Durio zibethinus) y jaca (Artocarpus heterophyllus) fueron seleccionados como candidatos en función de sus estructuras y su perspectiva de dopaje intrínseco de nitrógeno “, escribieron los investigadores en el documento.
¿La mejor parte? Si se adopta ampliamente, este nuevo enfoque para el almacenamiento eléctrico será una bendición para el medio ambiente, según Gomes y sus coautores.
“Convertir los desechos de alimentos en productos de valor agregado no solo mejorará la economía general, sino que también reducirá la contaminación ambiental”, escriben.
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