Materiais termoelétricos, capaz de transformar calor em eletricidade, são muito promissores para converter calor residual em energia elétrica, como eles convertem energia térmica dificilmente utilizável ou quase perdida de uma forma eficiente.

Pesquisadores do Instituto de Ciência de Materiais de Barcelona (ICMAB-CSIC) criaram um novo conceito de material termelétrico, publicado no jornal Energia e Ciência Ambiental . É um aparelho composto de celulose, produzido in situ em laboratório por bactérias, com pequenas quantidades de um nanomaterial condutor, nanotubos de carbono, usando uma estratégia sustentável e ambientalmente amigável.

"Em vez de fazer um material para energia, nós cultivamos ”, explica Mariano Campoy-Quiles, pesquisador deste estudo. "Bactérias, disperso em um meio de cultura aquoso contendo açúcar e nanotubos de carbono, produzir as fibras de nanocelulose que acabam formando o dispositivo, em que os nanotubos de carbono estão embutidos ", continua Campoy-Quiles.

“Conseguimos um resistente mecanicamente, material flexível e deformável, graças às fibras de celulose, e com uma alta condutividade elétrica, graças aos nanotubos de carbono, "explica Anna Laromaine, pesquisador deste estudo. “A intenção é aproximar o conceito de economia circular, usando materiais sustentáveis ​​que não são tóxicos para o meio ambiente, que são usados ​​em pequenas quantidades, e que podem ser reciclados e reutilizados, "explica Anna Roig, pesquisador deste estudo, “O aparelho é feito com materiais sustentáveis ​​e recicláveis, e com alto valor agregado, " Ela adiciona.

Roig diz, “Este material possui uma estabilidade térmica superior em comparação com outros materiais termoelétricos à base de polímeros sintéticos, o que permite atingir temperaturas de 250 ° C. Além disso, o dispositivo não usa elementos tóxicos, e a celulose pode ser facilmente reciclada, uma vez que pode ser degradado por um processo enzimático convertendo-o em glicose, ao recuperar os nanotubos de carbono, que são os elementos mais caros do aparelho. "Além disso, a espessura, a cor e a transparência do material podem ser controladas.

Campoy-Quiles explica que os nanotubos de carbono foram escolhidos por suas dimensões:"Graças ao seu diâmetro em nanoescala e seus poucos mícrons de comprimento, nanotubos de carbono permitem, com quantidades muito baixas de até 1 por cento, obtenção de percolação elétrica, ou seja, um caminho contínuo onde as cargas elétricas podem viajar através do material, permitindo que a celulose seja condutora. Adicionalmente, o uso de uma quantidade tão pequena de nanotubos (até um máximo de 10%), ao mesmo tempo em que mantém a eficiência geral de um material contendo 100 por cento, torna o processo muito econômico e eficiente em termos de energia. "

Roig diz, "Por outro lado, as dimensões dos nanotubos de carbono são semelhantes às das nanofibras de celulose, o que resulta em uma dispersão homogênea. Além disso, a inclusão desses nanomateriais tem um impacto positivo nas propriedades mecânicas da celulose, tornando-o ainda mais deformável, extensível e resistente. "

Esses dispositivos podem ser usados ​​para gerar eletricidade a partir do calor residual para alimentar sensores em aplicações de IoT e agricultura. "No futuro próximo, eles podem ser usados ​​como dispositivos vestíveis, em aplicações médicas ou esportivas, por exemplo. E se a eficiência foi otimizada ainda mais, este material pode levar a isoladores térmicos inteligentes ou a sistemas híbridos de geração de energia termoelétrica fotovoltaica, "explica Campoy-Quiles.

Roig diz, “Devido à alta flexibilidade da celulose e à escalabilidade do processo, esses dispositivos podem ser usados ​​em aplicações onde a fonte de calor residual tem formas incomuns ou áreas extensas, pois podem ser completamente cobertos com este material. "

Como a celulose bacteriana é facilmente produzida, a tecnologia pode ser o primeiro passo em direção a um novo paradigma energético em que os usuários poderão fazer seus próprios geradores elétricos.