Ecologia

Una batteria di carta biodegradabile che si attiva con l’acqua

Biodegradabile, economica e non tossica: è la batteria di carta, che si attiva bagnandola con dell'acqua e non ha scadenza se conservata lontana dall'umidità.

Un team di ricercatori dello Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA) ha messo a punto un primo prototipo di una batteria fatta di carta che si attiva con l'acqua: seppur solo allo stadio iniziale il progetto è promettente, anche se ci sono ancora alcuni aspetti da migliorare. Il principale vantaggio della batteria di carta è la sua biodegradabilità, aspetto non trascurabile considerato che in Europa la metà delle batterie non viene riciclata. Secondo i ricercatori, una versione migliorata del prototipo attuale potrebbe essere utilizzata in apparecchi elettronici monouso, come i dispositivi medici diagnostici o i dispositivi di rilevamento ambientale. «Si tratta di batterie economiche, molto sicure e non tossiche», sottolinea Miaoqiang Lyu, esperto non coinvolto nello studio.

Come funziona? Per creare la batteria i ricercatori sono partiti da un pezzettino di carta immerso in acqua salata e poi lasciato ad asciugare. Hanno poi creato il polo positivo (o catodo) stampando una scritta (la sigla del loro istituto di ricerca) con dell'inchiostro contenente grafite su un lato della carta, e il polo negativo (o anodo) stampando un'altra scritta sull'altro lato con inchiostro contenente polvere di zinco. Su entrambi i lati è stato poi utilizzato dell'inchiostro con grafite e nerofumo: quest'ultimo strato ha la funzione di connettere il polo positivo e quello negativo al bordo del foglio, da dove partono due fili elettrici.

Batteria di carta
La batteria è riuscita a raggiungere un voltaggio stabile di 1,2 volt (una normale batteria AA ha una potenza di 1,5 volt), e ha fatto funzionare per circa un’ora il display di una sveglia digitale. © Poulin et al. | Nature

Quando la batteria viene bagnata con acqua (ne bastano appena due gocce), il cloruro di sodio -assorbito dalla carta durante la prima immersione in acqua salata- si scioglie rilasciando ioni carichi che la attivano, facendo passare gli elettroni dall'anodo al catodo e dando energia al dispositivo elettronico connesso.

Alcuni problemi da risolvere. La batteria di carta, a detta dei suoi stessi inventori, presenta due principali limiti: da un lato la bassa densità energetica (poche centinaia di microwatt per cm2) e dall'altro il fatto che, quando l'acqua si asciuga, la batteria smette di funzionare. Il primo problema potrebbe essere superato aumentando le dimensioni della batteria, o unendo diverse batterie. Per quanto riguarda invece la seconda limitazione, la questione è più complessa: la batteria utilizza come solvente l'acqua per sciogliere il cloruro di sodio, ma allo stesso tempo il catodo deve rimanere aperto all'aria per rilasciare gli elettroni. «Quando la batteria è aperta, l'acqua evapora gradualmente», spiegano i ricercatori. «Se l'acqua evapora, la batteria smette di funzionare». In condizioni di laboratorio, i ricercatori sono riusciti a far funzionare la batteria per circa un'ora prima che si asciugasse totalmente. Insomma, pare che per avere dei veicoli elettrici alimentati con batterie di carta dovremo aspettare ancora qualche anno.

13 agosto 2022 Chiara Guzzonato
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