MADRID, 30 gen. (EUROPA PRESS) -
Un equip d'investigadors de l'Institut de Cincia de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) ha creat un nou material termoelctric: es tracta d'un paper capa de convertir la calor residual en energia elctrica.
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 est compost de cellulosa produda 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 Cincia 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 mdiques o esportives.
"I si l'eficincia del dispositiu s'optimitzés encara més, aquest material podria donar lloc a un allament trmic intelligent, o a sistemes de generació elctrica híbrids fotovoltaics-termoelctrics", augura Campoy-Quiles.
A més, "a causa de l'alta flexibilitat de la cellulosa i l'escalabilitat del procés, aquests dispositius podrien utilitzar-se en aplicacions en qu la font de calor residual tingués formes poc regulars o rees extenses, perqu es podrien recobrir totalment amb el material", indica Anna Roig, investigadora de l'estudi.
NOU PARADIGMA ENERGTIC
Com que la cellulosa bacteriana es pot fabricar a casa, pot ser que sigui el primer pas cap a un nou paradigma energtic, en qu els usuaris es podran fabricar els seus propis generadors elctrics.
"En comptes de fabricar un material per a l'energia, el conreem --explica Campoy-Quiles--. Els bacteris, dispersos en un mitj de cultiu aquós que conté sucres i els nanotubs de carboni, van produint les fibres de nanocellulosa 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 mecnicament molt resistent, molt flexible i deformable, grcies a les fibres de cellulosa, i amb una elevada conductivitat elctrica, grcies als nanotubs de carboni.
"La intenció és acostar-nos al concepte d'economia circular, fent servir materials sostenibles i que no siguin txics 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 trmica superior als materials termoelctrics basats en polímers sinttics, la qual cosa permet arribar fins als 250C.
A més, no fa servir elements txics, i es pot reciclar fcilment la cellulosa, degradant-la mitjanant un procés enzimtic 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 transparncia.
Campoy-Quiles explica que s'han fet servir els nanotubs de carboni per les seves dimensions: "Grcies al seu dimetre nanomtric 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 elctrica, és a dir, un camí continu en qu les crregues elctriques puguin viatjar a través del material, permetent que la cellulosa sigui conductora i, al mateix temps, allant trmic".
A més, el fet de fer servir una quantitat tan petita de nanotubs (fins a un 10% com a mxim), es conserva l'eficincia global d'un material que en tingués el 100%, s'aconsegueix un estalvi econmic i energtic molt significatiu", afegeix Campoy-Quiles.
Les dimensions dels nanotubs de carboni són similars a les nanofibres de cellulosa, amb la qual cosa s'assoleix una dispersió homognia.
A més, la inclusió d'aquests nanomaterials tenen un impacte positiu en les propietats mecniques de la cellulosa, 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 Cincia de Materials de Barcelona de la convocatria 'Frontier Inderdisciplinary Projects', una de les accions estratgiques del projecte d'excellncia Severo Ochoa.
