La mayoría de las luces navideñas Reproductores de DVD, Los televisores y las linternas tienen una cosa en común:están fabricados con diodos emisores de luz (LED). Los LED se utilizan ampliamente para una variedad de aplicaciones y han sido un popular, alternativa más eficiente a las bombillas fluorescentes e incandescentes durante las últimas décadas. Dos investigadores de la Universidad de Utah han encontrado una forma de crear LED a partir de desechos de alimentos y bebidas. Además de utilizar residuos de alimentos y bebidas que de otro modo se descompondrían y no serían útiles, Este desarrollo también puede reducir los desechos potencialmente dañinos de los LED generalmente hechos de elementos tóxicos.

Los LED son un tipo de dispositivo que puede convertir de manera eficiente la electricidad en luz. A diferencia de las bombillas fluorescentes e incandescentes, que dirigen el 80% de la energía consumida a producir calor, Los LED dirigen el 80% de la energía consumida a la producción de luz. Esto es posible gracias al hecho de que los LED no requieren un filamento para calentarse como lo hacen las bombillas incandescentes y fluorescentes.

Los LED pueden ser producidos por puntos cuánticos, o cristales diminutos que tienen propiedades luminiscentes. Los puntos cuánticos (QD) se pueden hacer con numerosos materiales, algunos de los cuales son raros y costosos de sintetizar, e incluso potencialmente dañino para eliminar. Algunas investigaciones de los últimos 10 años se han centrado en el uso de puntos de carbono (CD), o simplemente QD hechos de carbono, para crear LED en su lugar.

En comparación con otros tipos de puntos cuánticos, Los CD tienen menor toxicidad y mejor biocompatibilidad, lo que significa que se pueden utilizar en una variedad más amplia de aplicaciones.

U Profesor Asistente de Investigación en Ingeniería Metalúrgica Prashant Sarswat y Profesor Michael Free, durante el último año y medio, han convertido con éxito los desperdicios de comida, como trozos de tortilla desechados, en CD, y posteriormente, LEDs.

Los resultados se publicaron recientemente en Física Química Física Química , una revista de la Royal Society of Chemistry.

Del pan al bulbo

Para sintetizar residuos en CD, Sarswat y Free emplearon una síntesis solvotermal, o uno en el que el residuo se colocó en un disolvente a presión y alta temperatura hasta que se formaron los CD. En este experimento, los investigadores utilizaron refrescos y trozos de pan y tortilla.

Los residuos de alimentos y bebidas se colocaron cada uno en un disolvente y se calentaron tanto directa como indirectamente durante un período de 30 a 90 minutos.

Después de encontrar con éxito rastros de CD en la síntesis, Sarswat y Free procedieron a iluminar los CD para monitorear su formación y color.

La pareja también empleó otras cuatro pruebas, Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X, Imágenes Raman y AFM para determinar las diversas propiedades ópticas y materiales de los CD.

"Sintetizar y caracterizar los CD derivados de los desechos es una tarea muy desafiante. Básicamente, tenemos que determinar el tamaño de los puntos que tienen solo 20 nanómetros o menos de diámetro, por lo que tenemos que ejecutar varias pruebas para asegurarnos de que los CD estén presentes y para determinar qué propiedades ópticas poseen, "dijo Sarswat.

Para comparacion, un cabello humano mide alrededor de 75, 000 nanómetros de diámetro.

Las diversas pruebas que Sarswat y Free ejecutaron primero midieron el tamaño de los CD, que se correlaciona con la intensidad del color y el brillo de los puntos. Luego, las pruebas determinaron qué fuente de carbono produjo los mejores CD. Por ejemplo, Se descubrió que la sacarosa y la D-fructosa disueltas en refrescos eran las fuentes más eficaces para la producción de CD.

Finalmente, los CD se suspendieron en resinas epoxi, calentado y endurecido para solidificar los CD para su uso práctico en LED.

Una alternativa ambientalmente sustentable

En la actualidad, una de las fuentes más comunes de QD es el seleniuro de cadmio, un compuesto compuesto por dos elementos tóxicos. La capacidad de crear QD en forma de CD a partir de desechos de alimentos y bebidas eliminaría la necesidad de preocuparse por los desechos tóxicos. ya que los alimentos y bebidas en sí mismos no son tóxicos.

"Los QD derivados de los desechos de alimentos y bebidas no se basan en elementos tóxicos comunes como el cadmio y el selenio, lo que hace que su procesamiento y eliminación sean más respetuosos con el medio ambiente que para la mayoría de los demás QD. Además, el uso de residuos de alimentos y bebidas como material de partida para QD permite reducir los residuos y el coste de producir un material útil, "dijo Free.

Además de ser tóxico cuando se descompone, El seleniuro de cadmio también es caro:un sitio web tiene un precio de 529 dólares por 25 ml del compuesto.

"Con los residuos de alimentos y bebidas que ya existen, nuestro material de partida es mucho más económico. De hecho, es esencialmente gratis, "dijo Sarswat.

Según un informe del Departamento de Agricultura de EE. UU., Aproximadamente el 31% de los alimentos producidos en 2014 no estaba disponible para el consumo humano. Ser capaz de utilizar estos residuos para crear LED que se utilizan ampliamente en una serie de tecnologías sería un enfoque ambientalmente sostenible.

Viendo hacia adelante, Sarswat y Free esperan continuar estudiando los LED producidos a partir de desechos de alimentos y bebidas para determinar su estabilidad y rendimiento a largo plazo.

"El objetivo final es hacer esto a escala masiva y usar estos LED en dispositivos cotidianos. Para hacer un uso exitoso de los desechos que ya existen, ese es el objetivo final, "dijo Sarswat.