Un vaso de precipitados que contiene una solución de azul de metileno. Crédito:Meredith Forrest Kulwicki / Universidad de Buffalo
Un tinte de color zafiro llamado azul de metileno es un ingrediente común en las aguas residuales de las fábricas textiles.
Pero los científicos de la Universidad de Buffalo creen que es posible darle una segunda vida a este contaminante industrial. En un nuevo estudio, muestran que el tinte, cuando se disuelve en agua, es bueno para almacenar y liberar energía en el momento justo.
Esto hace que el compuesto sea un material candidato prometedor para baterías de flujo redox:grandes, Baterías recargables de base líquida que podrían permitir que los futuros parques eólicos y hogares solares acumulen electricidad para los días tranquilos o lluviosos.
La investigación apareció en línea el 13 de agosto en la revista ChemElectroChem .
"El azul de metileno es un tinte muy utilizado. Puede ser perjudicial para la salud, por lo que no es algo que desee arrojar al medio ambiente sin tratarlo, "dice el investigador principal Timothy Cook, Doctor., profesor ayudante de Química en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB. "Se ha trabajado mucho en las formas de secuestrar el azul de metileno del agua, pero el problema con muchos de estos métodos es que son costosos y generan otros tipos de productos de desecho ".
"Pero, ¿y si en lugar de simplemente limpiar el agua, ¿Podríamos encontrar una nueva forma de usarlo? Eso es lo que realmente motivó este proyecto, "dice el primer autor Anjula Kosswattaarachchi, un doctorado de la UB estudiante de química.
¿Reciclar azul de metileno y aguas residuales?
El estudio es solo el primer paso para evaluar cómo (y si) el azul de metileno de las aguas residuales industriales se puede usar en baterías.
"Para que esto sea práctico, tendríamos que evitar el costoso proceso de extraer el tinte del agua, "Dice Cook." Una de las cosas que nos interesan es si podría haber una forma de reutilizar literalmente las aguas residuales.
"En la confección de textiles, hay sales en las aguas residuales. Generalmente, para hacer funcionar una batería de flujo redox, hay que agregar sal como electrolito de soporte, por lo que la sal en las aguas residuales podría ser una solución incorporada. Todo esto es especulativo en este momento:no sabemos si funcionará porque aún no lo hemos probado ".
Lo que Cook y Kosswattaarachchi han demostrado, hasta ahora, es que el azul de metileno es bueno en tareas importantes asociadas con el almacenamiento de energía. En experimentos, los científicos construyeron dos baterías simples que empleaban el tinte, disuelto en agua salada, para capturar, almacenar y liberar electrones (todos los trabajos cruciales en la vida de una celda de energía).
Los investigadores de la UB Anjula Kosswattaarachchi (izquierda), un doctorado estudiante de química, y Timothy Cook, un profesor asistente de química, están explorando si el azul de metileno, un tinte para telas y contaminante industrial, se puede reutilizar en baterías de base líquida. Crédito:Meredith Forrest Kulwicki / Universidad de Buffalo
La primera batería que fabricaron los investigadores funcionó con una eficiencia casi perfecta cuando se cargó y agotó 50 veces:cualquier energía eléctrica que pusieran los científicos, ellos tambien salieron, en la mayor parte.
Tiempo extraordinario, sin embargo, La capacidad de la batería para almacenar energía disminuyó cuando las moléculas de azul de metileno quedaron atrapadas en una membrana crítica para el correcto funcionamiento del dispositivo.
La elección de un nuevo material de membrana resolvió este problema en la segunda batería de los científicos. Este dispositivo mantuvo la eficiencia casi perfecta del primer modelo, pero no tuvo una caída notable en la capacidad de almacenamiento de energía durante 12 ciclos de carga y descarga.
Los resultados significan que el azul de metileno es un material viable para baterías líquidas. Con esto establecido, el equipo espera llevar la investigación un paso más allá al obtener aguas residuales reales de una fábrica textil que utiliza el tinte.
"Nos gustaría evaporar las aguas residuales en una solución más concentrada que contenga el azul de metileno y las sales, que luego se puede probar directamente en una batería, "Dice Cook.
Una batería simple de base líquida que contiene una solución de azul de metileno (lado izquierdo), y una solución incolora de azul leuco de metileno (derecha), que es azul de metileno con electrones añadidos. Crédito:Meredith Forrest Kulwicki / Universidad de Buffalo
En la industria textil de Sri Lanka, una conexión personal con el estudio
El proyecto es importante para Kosswattaarachchi desde un punto de vista personal:antes de venir a UB, ella trabajaba en textiles, desarrollo de nuevas tecnologías de tejidos para el Instituto de Nanotecnología de Sri Lanka (SLINTEC).
Los textiles son uno de los sectores económicos más importantes del país, y la industria crea muchos puestos de trabajo. Pero la contaminación es una desventaja con las aguas residuales una preocupación ambiental.
"Creemos que este trabajo podría sentar las bases para una ruta alternativa para la gestión de aguas residuales, allanar el camino hacia una tecnología de almacenamiento de energía verde, "Dice Kosswattaarachchi.
