Un bicchiere contenente una soluzione di blu di metilene. Credito:Meredith Forrest Kulwicki/Università di Buffalo
Un colorante color zaffiro chiamato blu di metilene è un ingrediente comune nelle acque reflue degli stabilimenti tessili.
Ma gli scienziati dell'Università di Buffalo pensano che potrebbe essere possibile dare una seconda vita a questo inquinante industriale. In un nuovo studio, mostrano che la tintura, quando sciolto in acqua, è bravo a immagazzinare e rilasciare energia al momento giusto.
Ciò rende il composto un materiale candidato promettente per le batterie a flusso redox, grandi, batterie ricaricabili a base liquida che potrebbero consentire ai futuri parchi eolici e alle case solari di accumulare elettricità per i giorni calmi o piovosi.
La ricerca è apparsa online il 13 agosto sulla rivista ChemElectroChem .
"Il blu di metilene è un colorante ampiamente utilizzato. Può essere dannoso per la salute, quindi non è qualcosa che vuoi scaricare nell'ambiente senza trattarlo, ", afferma il ricercatore capo Timothy Cook, dottorato di ricerca, assistente professore di chimica presso l'UB College of Arts and Sciences. "C'è stato molto lavoro sui modi per sequestrare il blu di metilene dall'acqua, ma il problema con molti di questi metodi è che sono costosi e generano altri tipi di rifiuti".
"Ma cosa succede se invece di pulire l'acqua, potremmo trovare un nuovo modo di usarlo? Questo è ciò che ha davvero motivato questo progetto, " dice la prima autrice Anjula Kosswattaarachchi, un dottorato di ricerca UB. studente di chimica.
Riciclare il blu di metilene e le acque reflue?
Lo studio è solo il primo passo per valutare come e se il blu di metilene proveniente dalle acque reflue industriali può essere utilizzato nelle batterie.
"Perché questo sia pratico, dovremmo evitare il costoso processo di estrazione del colorante dall'acqua, " Cook dice. "Una delle cose che ci interessa è se ci potrebbe essere un modo per riutilizzare letteralmente le acque reflue stesse.
"Nella produzione tessile, ci sono sali nelle acque reflue. Generalmente, per far funzionare una batteria a flusso redox, devi aggiungere il sale come elettrolita di supporto, quindi il sale nelle acque reflue potrebbe essere una soluzione incorporata. Questo è tutto speculativo in questo momento:non sappiamo se funzionerà perché non l'abbiamo ancora testato".
Quello che Cook e Kosswattaarachchi hanno dimostrato, finora, è che il blu di metilene è adatto a compiti importanti associati allo stoccaggio di energia. Negli esperimenti, gli scienziati hanno costruito due semplici batterie che impiegavano il colorante, sciolto in acqua salata, per catturare, immagazzinare e rilasciare elettroni (tutti lavori cruciali nella vita di una cella di potenza).
La ricercatrice UB Anjula Kosswattaarachchi (a sinistra), un dottorato di ricerca studente di chimica, e Timothy Cook, un assistente professore di chimica, stanno esplorando se il blu di metilene, un colorante per tessuti e un inquinante industriale, può essere riutilizzato nelle batterie a base liquida. Credito:Meredith Forrest Kulwicki/Università di Buffalo
La prima batteria realizzata dai ricercatori ha funzionato con un'efficienza quasi perfetta quando è stata caricata e scaricata 50 volte:qualsiasi energia elettrica immessa dagli scienziati, sono usciti anche loro per la maggior parte.
Col tempo, però, la capacità della batteria di immagazzinare energia è diminuita quando le molecole di blu di metilene sono rimaste intrappolate su una membrana fondamentale per il corretto funzionamento del dispositivo.
La scelta di un nuovo materiale per la membrana ha risolto questo problema nella seconda batteria degli scienziati. Questo dispositivo ha mantenuto l'efficienza quasi perfetta del primo modello, ma non ha avuto un notevole calo della capacità di accumulo di energia in 12 cicli di carica e scarica.
I risultati indicano che il blu di metilene è un materiale valido per le batterie liquide. Con questo stabilito, il team spera di fare un ulteriore passo avanti nella ricerca ottenendo vere acque reflue da un'industria tessile che utilizza la tintura.
"Vorremmo far evaporare le acque reflue in una soluzione più concentrata contenente il blu di metilene e i sali, che può poi essere testato direttamente in una batteria, "dice Cuoco.
Una semplice batteria a base liquida contenente una soluzione di blu di metilene (lato sinistro), e una soluzione incolore di leuco metilene blu (a destra), che è blu di metilene con l'aggiunta di elettroni. Credito:Meredith Forrest Kulwicki/Università di Buffalo
Nell'industria tessile dello Sri Lanka, un legame personale con lo studio
Il progetto è importante per Kosswattaarachchi da un punto di vista personale:prima di venire in UB, ha lavorato nel settore tessile, sviluppo di nuove tecnologie tessili per lo Sri Lanka Institute of Nanotechnology (SLINTEC).
Il tessile è uno dei settori economici più importanti del Paese, e l'industria crea molti posti di lavoro. Ma l'inquinamento è un aspetto negativo, con le acque reflue una preoccupazione ambientale.
"Riteniamo che questo lavoro possa gettare le basi per un percorso alternativo per la gestione delle acque reflue, aprendo la strada a una tecnologia di accumulo di energia verde, " dice Kosswattaarachchi.
