Pesquisadores do Laboratório de Eletrônica Orgânica da Linköping University desenvolveram uma célula a combustível que usa lignina, um subproduto barato da fabricação de papel e um dos biopolímeros mais comuns.

Aproximadamente 25% de uma árvore é lignina - um biopolímero que cola as fibras de celulose para formar uma madeira forte e durável. Durante a fabricação química da polpa de papel, essa lignina é dissolvida no processo de sulfato ou sulfito, uma vez que a celulose é o componente desejado para fazer papel. A lignina é barata e está prontamente disponível. É um biopolímero que consiste em um grande número de cadeias de hidrocarbonetos entrelaçadas, que pode ser decomposta em um processo industrial em suas partes constituintes ricas em energia, benzenodióis. Um desses, o catecol constitui 7 por cento da lignina. Pesquisadores do grupo Organic Energy Materials da LiU, liderado pelo Professor Xavier Crispin, descobriram que esse tipo de molécula é um excelente combustível para uso em células a combustível.

O combustível mais usado nas células de combustível tradicionais é o gás hidrogênio, que reage com o oxigênio do ar. A energia química é convertida na célula de combustível em eletricidade, água e calor. Contudo, 96 por cento do hidrogênio produzido em todo o mundo é de fontes não sustentáveis, e é acompanhado pela emissão de dióxido de carbono.

Outros combustíveis usados ​​nas células de combustível são o etanol e o metanol, mas também produzem dióxido de carbono como subproduto. Os eletrodos necessários para atrair os elétrons que fogem são geralmente feitos de platina, que é caro e escasso.

Benzenodióis, Contudo, são moléculas aromáticas, e eletrodos de metal não podem ser usados ​​em células de combustível baseadas em benzenedióis, pois as reações são um pouco mais complexas. Os pesquisadores, em vez disso, usam eletrodos feitos do popular polímero condutor PEDOT:PSS. Este polímero tem a interessante propriedade de conduzir eletricidade, enquanto, ao mesmo tempo, tem um excedente de prótons. Isso significa que ele funciona tanto como eletrodo quanto como condutor de prótons.

"PEDOT:PSS é um catalisador perfeito para a reação com um benzenodiol como o catecol, "diz Xavier Crispin

A energia química do combustível é convertida em eletricidade sem a formação de dióxido de carbono.

“Quando um combustível como o etanol é usado em uma célula a combustível, as pessoas costumam afirmar que tem impacto zero no clima, já que o dióxido de carbono é um componente de uma circulação. Isso significa que o etanol é considerado um combustível verde. Agora podemos fabricar eletricidade sem qualquer emissão de dióxido de carbono, o que torna nosso combustível supergreen. A tecnologia também é barata e escalonável, "diz Xavier Crispin.

Apenas alguns grupos de pesquisa investigaram PEDOT:PSS como um possível material para eletrodos e catalisador.

“Existe uma falta fundamental de conhecimento sobre PEDOT:PSS dentro da eletroquímica, "conclui Xavier Crispin, ao apresentar com orgulho o aluno de doutorado Canyan Che e o engenheiro de pesquisa principal Mikhail Vagin, que compõem o grupo que já trabalhou com a célula a combustível.

Os pesquisadores calcularam que a quantidade de eletricidade produzida pela nova célula a combustível é aproximadamente a mesma que as atuais células a combustível baseadas em etanol e metanol.

“Um método eficiente para produzir catecol a partir da lignina já está disponível, e somos os primeiros no mundo a demonstrar uma célula de combustível que usa o combustível desta matéria-prima florestal, "conclui Xavier Crispin.

Resta melhorar e otimizar a função.

Os resultados foram publicados na revista científica Sistemas Sustentáveis ​​Avançados .

A pesquisa é realizada no âmbito do Centro Digital de Celulose, financiado por Vinnova, e também faz parte do investimento estratégico do governo em materiais funcionais avançados, AFM, na LiU.