Publicat 30/1/2019 18:43:24CET

Diversos científics del CSIC creen un paper que converteix la calor residual en energia elèctrica

Paper termoelèctric produït per bacteris al laboratori
ICMAB-CSIC - Archivo

MADRID, 30 Gen. (EUROPA PRESS) -

Un equip d'investigadors de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) ha creat un nou material termoelèctric: es tracta d'un paper capaç de convertir la calor residual en energia elèctrica.

Aquests dispositius podrien fer-se servir per generar electricitat a partir de calor residual per alimentar sensors en el camp de l'internet de les coses, l'Agricultura 4.0 o la Indústria 4.0.

"Aquest dispositiu està compost de cel·lulosa produïda al laboratori per uns bacteris, amb petites quantitats d'un nanomaterial conductor --nanotubs de carboni--, per la qual cosa la seva producció resulta sostenible i respectuosa amb el medi ambient", explica l'investigador de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona, Mariano Campoy-Quiles.

L'investigador sosté que en un futur proper, aquests dispositius es podrien fer servir com a dispositius wearables, en aplicacions mèdiques o esportives.

"I si l'eficiència del dispositiu s'optimitzés encara més, aquest material podria donar lloc a un aïllament tèrmic intel·ligent, o a sistemes de generació elèctrica híbrids fotovoltaics-termoelèctrics", augura Campoy-Quiles.

A més, "a causa de l'alta flexibilitat de la cel·lulosa i l'escalabilitat del procés, aquests dispositius podrien utilitzar-se en aplicacions en què la font de calor residual tingués formes poc regulars o àrees extenses, perquè es podrien recobrir totalment amb el material", indica Anna Roig, investigadora de l'estudi.

NOU PARADIGMA ENERGÈTIC

Com que la cel·lulosa bacteriana es pot fabricar a casa, pot ser que sigui el primer pas cap a un nou paradigma energètic, en què els usuaris es podran fabricar els seus propis generadors elèctrics.

"En comptes de fabricar un material per a l'energia, el conreem --explica Campoy-Quiles--. Els bacteris, dispersos en un mitjà de cultiu aquós que conté sucres i els nanotubs de carboni, van produint les fibres de nanocel·lulosa que acaben formant el dispositiu, en el qual queden perfectament dispersos els nanotubs de carboni".

Tal com comenta la investigadora de l'estudi Anna Laromaine, s'obté un material mecànicament molt resistent, molt flexible i deformable, gràcies a les fibres de cel·lulosa, i amb una elevada conductivitat elèctrica, gràcies als nanotubs de carboni.

"La intenció és acostar-nos al concepte d'economia circular, fent servir materials sostenibles i que no siguin tòxics per al medi ambient, que s'utilitzin en poca quantitat, i que es puguin reciclar i reutilitzar", explica Roig.

L'investigador afirma que, en comparació d'altres materials similars, aquest "té una estabilitat tèrmica superior als materials termoelèctrics basats en polímers sintètics, la qual cosa permet arribar fins als 250ºC.

A més, no fa servir elements tòxics, i es pot reciclar fàcilment la cel·lulosa, degradant-la mitjançant un procés enzimàtic que la converteix en glucosa. Així, es recuperen al mateix temps els nanotubs de carboni, que són l'element més costós del dispositiu". A més, es pot controlar la grossor, el color i fins i tot la transparència.

Campoy-Quiles explica que s'han fet servir els nanotubs de carboni per les seves dimensions: "Gràcies al seu diàmetre nanomètric i a les poques micres de llargada, els nanotubs de carboni permeten, amb molt poca quantitat (en alguns casos fins a un 1%), aconseguir que hi hagi percolació elèctrica, és a dir, un camí continu en què les càrregues elèctriques puguin viatjar a través del material, permetent que la cel·lulosa sigui conductora i, al mateix temps, aïllant tèrmic".

A més, el fet de fer servir una quantitat tan petita de nanotubs (fins a un 10% com a màxim), es conserva l'eficiència global d'un material que en tingués el 100%, s'aconsegueix un estalvi econòmic i energètic molt significatiu", afegeix Campoy-Quiles.

Les dimensions dels nanotubs de carboni són similars a les nanofibres de cel·lulosa, amb la qual cosa s'assoleix una dispersió homogènia.

A més, la inclusió d'aquests nanomaterials tenen un impacte positiu en les propietats mecàniques de la cel·lulosa, i la fan encara més deformable, extensible i resistent, segons explica Roig.

L'estudi, que es publica en la revista 'Energy & Environmental Science', és el resultat d'un projecte interdisciplinari (FIP-THERMOPAPER) entre diferents grups de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona de la convocatòria 'Frontier Inderdisciplinary Projects', una de les accions estratègiques del projecte d'excel·lència Severo Ochoa.

L'actualitat més visitada a Aldia.cat

www.aldia.cat és el portal d'actualitat i notícies de l'Agència Europa Press en català.
© 2019 Europa Press. Està expressament prohibida la redistribució i la redifusió de tots o part dels continguts d'aquesta pàgina web sense previ i exprés consentiment.