Se ha demostrado que el material en el corazón de las baterías de iones de litio que alimentan vehículos eléctricos, computadoras portátiles y teléfonos inteligentes daña una bacteria clave del suelo, según una nueva investigación publicada en línea en la revista Química de materiales .
El estudio realizado por investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison y la Universidad de Minnesota es una señal temprana de que el uso creciente de los nuevos materiales a nanoescala utilizados en las baterías recargables que alimentan la electrónica portátil y los vehículos eléctricos e híbridos puede tener consecuencias medioambientales incalculables.
Investigadores dirigidos por el profesor de química UW-Madison Robert J. Hamers exploraron los efectos del compuesto de óxido de níquel, manganeso y cobalto NMC, un material emergente fabricado en forma de nanopartículas que se está incorporando rápidamente en la tecnología de baterías de iones de litio, en elsuelo común y bacteria de sedimento Shewanella oneidensis .
"Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que analiza el impacto ambiental de estos materiales", dice Hamers, quien colaboró con los laboratorios de la química de la Universidad de Minnesota Christy Haynes y el científico del suelo UW-Madison Joel Pedersen para realizarel nuevo trabajo
NMC y otros óxidos metálicos mixtos fabricados a nanoescala están preparados para convertirse en los materiales dominantes utilizados para almacenar energía para la electrónica portátil y los vehículos eléctricos. Los materiales, señala Hamers, son baratos y efectivos.
"El níquel es muy barato. Es bastante bueno para el almacenamiento de energía. También es tóxico. También lo es el cobalto", dice Hamers sobre los componentes del compuesto metálico que, cuando se fabrica en forma de nanopartículas, se convierte en un material de cátodo eficiente enuna batería y una que se recarga mucho más eficientemente que una batería convencional debido a sus propiedades a nanoescala.
Hamers, Haynes y Pedersen probaron los efectos de NMC en una bacteria del suelo resistente conocida por su capacidad de convertir iones metálicos en nutrientes. Ubicada en el medio ambiente y encontrada en todo el mundo, Shewanella oneidensis, dice Haynes, es "particularmente relevante para estudios de potencialnanomateriales de ingeniería que liberan metales. Shewanella como especie indicadora de toxicidad y como posible biorremediador "
Sometida a las partículas liberadas por la degradación de NMC, la bacteria exhibió un crecimiento y respiración inhibidos. "A nanoescala, NMC se disuelve de manera incongruente", dice Haynes, liberando más níquel y cobalto que manganeso. "Queremos profundizar más en esto y calcularaveriguar cómo estos iones afectan la expresión del gen bacteriano, pero ese trabajo aún está en marcha "
Haynes agrega que "no es razonable generalizar los resultados de una cepa bacteriana a todo un ecosistema, pero esta puede ser la primera 'bandera roja' que nos lleva a considerar esto más ampliamente".
El grupo, que realizó el estudio bajo los auspicios del Centro de Nanotecnología Sostenible financiado por la National Science Foundation en UW-Madison, también planea estudiar los efectos de NMC en organismos superiores.
Según Hamers, el gran desafío será mantener las viejas baterías de iones de litio fuera de los vertederos, donde finalmente se descompondrán y pueden liberar sus materiales constituyentes al medio ambiente.
"Existe una infraestructura nacional realmente buena para reciclar baterías de plomo", dice. "Sin embargo, a medida que avanzamos hacia estos materiales más baratos ya no hay una fuerza económica fuerte para el reciclaje. Pero incluso si los impulsores económicos son tales que ustedpuede usar estos nuevos materiales de ingeniería, la idea es mantenerlos fuera de los vertederos. Habrá de 75 a 80 libras de estos óxidos metálicos mezclados en los cátodos de un vehículo eléctrico ".
Hamers argumenta que hay formas para que la industria minimice los posibles efectos ambientales de materiales útiles como los recubrimientos, "la estrategia de M&M", pero el objetivo final es diseñar nuevos materiales benignos para el medio ambiente que sean igual de efectivos tecnológicamente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Terry Devitt. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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