Um copo contendo uma solução de azul de metileno. Crédito:Meredith Forrest Kulwicki / University at Buffalo
Um corante cor de safira chamado azul de metileno é um ingrediente comum em águas residuais de fábricas têxteis.
Mas os cientistas da Universidade de Buffalo acham que pode ser possível dar a esse poluente industrial uma segunda vida. Em um novo estudo, eles mostram que a tintura, quando dissolvido em água, é bom em armazenar e liberar energia na hora.
Isso torna o composto um material candidato promissor para baterias de fluxo redox - grandes, baterias recarregáveis de base líquida que poderiam permitir que futuros parques eólicos e residências solares estocassem eletricidade para dias calmos ou chuvosos.
A pesquisa apareceu online em 13 de agosto no jornal ChemElectroChem .
"O azul de metileno é um corante amplamente utilizado. Pode ser prejudicial à saúde, então não é algo que você queira despejar no meio ambiente sem tratá-lo, "diz o pesquisador líder Timothy Cook, Ph.D., professor assistente de química na UB College of Arts and Sciences. "Tem havido muito trabalho sobre as maneiras de sequestrar o azul de metileno da água, mas o problema com muitos desses métodos é que eles são caros e geram outros tipos de resíduos. "
"Mas e se, em vez de apenas limpar a água, poderíamos encontrar uma nova maneira de usá-lo? Isso é o que realmente motivou este projeto, "diz a primeira autora Anjula Kosswattaarachchi, um UB Ph.D. estudante de química.
Melhorar o azul de metileno - e águas residuais?
O estudo é apenas o primeiro passo para avaliar como - e se - o azul de metileno de águas residuais industriais pode ser usado em baterias.
"Para que seja prático, precisaríamos evitar o processo caro de extrair o corante da água, "Cook diz." Uma das coisas que nos interessa é se pode haver uma maneira de literalmente reaproveitar o próprio esgoto.
"Na fabricação de têxteis, existem sais nas águas residuais. Usualmente, para fazer uma bateria de fluxo redox funcionar, você tem que adicionar sal como eletrólito de suporte, portanto, o sal na água residual pode ser uma solução embutida. Tudo isso é especulativo agora:não sabemos se funcionará porque ainda não o testamos. "
O que Cook e Kosswattaarachchi mostraram - até agora - é que o azul de metileno é bom em tarefas importantes associadas ao armazenamento de energia. Em experimentos, os cientistas construíram duas baterias simples que empregavam o corante - dissolvido em água salgada - para capturar, armazenar e liberar elétrons (todas as tarefas essenciais na vida de uma célula de potência).
Pesquisadores da UB, Anjula Kosswattaarachchi (à esquerda), um Ph.D. estudante de química, e Timothy Cook, um professor assistente de química, estão explorando se o azul de metileno - um corante de tecido e poluente industrial - pode ser reaproveitado em baterias de base líquida. Crédito:Meredith Forrest Kulwicki / University at Buffalo
A primeira bateria que os pesquisadores fizeram operou com eficiência quase perfeita quando foi carregada e drenada 50 vezes:qualquer energia elétrica que os cientistas colocaram, eles também saíram, em geral.
Hora extra, Contudo, a capacidade da bateria de armazenar energia caiu à medida que as moléculas de azul de metileno ficaram presas em uma membrana crítica para o funcionamento adequado do dispositivo.
A escolha de um novo material de membrana resolveu esse problema na segunda bateria dos cientistas. Este dispositivo manteve a eficiência quase perfeita do primeiro modelo, mas não teve nenhuma queda notável na capacidade de armazenamento de energia em 12 ciclos de carga e descarga.
Os resultados indicam que o azul de metileno é um material viável para baterias líquidas. Com isso estabelecido, a equipe espera levar a pesquisa um passo adiante, obtendo águas residuais reais de uma fábrica têxtil que usa o corante.
"Gostaríamos de evaporar as águas residuais em uma solução mais concentrada contendo o azul de metileno e os sais, que pode então ser testado diretamente em uma bateria, "Cook diz.
Uma bateria simples de base líquida contendo uma solução de azul de metileno (lado esquerdo), e uma solução incolor de azul de leuco metileno (direita), que é azul de metileno com elétrons adicionados. Crédito:Meredith Forrest Kulwicki / University at Buffalo
Na indústria têxtil do Sri Lanka, uma conexão pessoal com o estudo
O projeto é importante para Kosswattaarachchi do ponto de vista pessoal:antes de vir para o UB, ela trabalhou em têxteis, desenvolver novas tecnologias de tecido para o Instituto de Nanotecnologia do Sri Lanka (SLINTEC).
Os têxteis são um dos setores econômicos mais importantes do país, e a indústria cria muitos empregos. Mas a poluição é uma desvantagem, com as águas residuais uma preocupação ambiental.
“Acreditamos que este trabalho pode abrir caminho para uma rota alternativa para a gestão de águas residuais, pavimentando um caminho para uma tecnologia de armazenamento de energia verde, "Kosswattaarachchi diz.
