p Parece que a cada poucos meses há um novo celular, laptop ou tablet tão empolgante que as pessoas fazem fila ao redor do quarteirão para colocar as mãos nele. Embora a introdução perpétua de novos, eletrônicos um pouco mais avançados tornaram empresas como a Apple extremamente bem-sucedidas, a curta vida útil desses eletrônicos é ruim para o meio ambiente. p A eletrônica moderna está repleta de placas de circuito nas quais vários metais e plásticos são soldados. Alguns desses materiais são tóxicos - ou se decompõem em substâncias tóxicas. Existem esforços em andamento para aumentar a reciclagem de lixo eletrônico, recuperação de materiais que podem ser reaproveitados e destinação adequada do restante. Mas a maioria dos dispositivos acaba sendo adicionada às crescentes pilhas de lixo eletrônico em aterros sanitários.

p Em vez de adicionar mais lixo a essas pilhas cada vez maiores, há uma oportunidade de criar eletrônicos que são biodegradáveis. É por isso que outros pesquisadores e eu estamos olhando para o campo emergente da eletrônica baseada em papel - conhecida como "papertronics". Eles são flexíveis - até dobráveis ​​- sustentáveis, amigável ao meio ambiente e de baixo custo.

p Mas para ser verdadeiramente ecológico, papertronics não pode usar baterias tradicionais, que são feitos de metais e ácidos cáusticos, para armazenar e descarregar eletricidade. Recentemente, meu colega químico Omowunmi Sadik e eu desenvolvemos uma bateria de papel reciclável e biodegradável, bem como confiável o suficiente para realmente usar. A chave são as bactérias.

p Biobaterias flexíveis

p Eu desenvolvi baterias flexíveis, baterias alimentadas por saliva e muito mais. Percebi que, ao tentar alimentar eletrônicos baseados em papel, fazia sentido tentar fazer uma bateria de papel. Felizmente, o papel é um bom material de bateria potencial:é flexível, um bom isolante - o que o torna uma boa plataforma para a montagem de componentes eletrônicos - e absorve e libera fluidos facilmente. Adicionamos polímeros - ácido poli (amico) e poli (dianidrido piromelítico-p-fenilenodiamina) - para melhorar essas características elétricas.

p Então, para armazenar energia na bateria, no lugar dos metais e ácidos que reagem quimicamente para gerar elétrons, nós adicionamos bactérias. Quando essas baterias forem eventualmente comercializadas, eles usarão bactérias que são seguras para os humanos e para o meio ambiente e bem contidas para reduzir qualquer outra contaminação.

p Porque o papel é áspero e poroso, as bactérias aderem a ele, e gerar sua própria energia quebrando quase qualquer material orgânico disponível, incluindo material vegetal ou águas residuais. No momento, estamos pré-empacotando o material de origem, mas também pode vir do meio ambiente. Essa reação química produz elétrons. Normalmente em uma reação bacteriana, esses elétrons se ligariam ao oxigênio, mas construímos nossa bateria para limitar o oxigênio e substituir um eletrodo, o que significa que podemos capturar o fluxo de elétrons e usá-lo para alimentar dispositivos.

p Estávamos preocupados que o oxigênio pudesse entrar no papel e interromper o fluxo de elétrons entre as bactérias, diminuindo a eficiência da bateria. Descobrimos que embora isso aconteça, tem efeitos mínimos. Isso porque muitas células bacterianas estão fortemente ligadas às fibras do papel; eles formam um biofilme multicamadas que protege a reação química da maior parte do oxigênio.

p Também queríamos uma bateria que pudesse se biodegradar. A bactéria na própria bateria, uma vez que terminam de liberar energia, pode quebrar o papel e os polímeros em componentes inofensivos. Na água, nossa bateria é facilmente biodegradada, sem qualquer equipamento especial ou outros microorganismos para ajudar na degradação.

p As estruturas de papel de polímero são leves, baixo custo e flexível. Essa flexibilidade também permite que as baterias se dobrem como um pedaço de papel normal, ou ser empilhados uns sobre os outros. Isso permite que mais energia da bateria caiba em espaços menores.

p Promessas e oportunidades

p Papertronics pode ser particularmente útil em áreas remotas com recursos limitados porque são alimentados por bactérias que podem habitar até mesmo as condições mais extremas e quebrar quase qualquer material para produzir elétrons. Eles não precisam de uma rede elétrica bem estabelecida, qualquer. Além disso, embora as baterias de papel sejam projetadas para serem descartadas depois de usadas, seus materiais são recicláveis ​​- e novas baterias podem ser criadas com papel reciclado.

p Tão revolucionárias quanto as bio-baterias baseadas em papel são para futuros dispositivos eletrônicos, eles são bastante simples de fazer. Os polímeros e bactérias podem ser misturados com papel em processos de fabricação tradicionais, incluindo impressão rolo a rolo e serigrafia - ou mesmo ser pintada ou derramada diretamente sobre o papel.

p Outros materiais também podem ser adicionados às baterias de papel - como metais, semicondutores, isoladores e nanopartículas. Estas e outras substâncias podem adicionar mais propriedades e recursos aos dispositivos baseados em papel, abrindo novas portas para a próxima geração de eletrônicos. p Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.