Cientistas criaram técnica para gerar eletricidade com a casca desta fruta
De acordo com uma nova pesquisa, casca de fruta cítrica (quase sempre descartada) apresenta um grande potencial de conversão de energia mecânica em eletricidade
O pomelo, também conhecido como laranja-natal ou cimbo, é uma fruta cítrica nativa da Ásia. Rica em fibras, carotenoides e vitamina C, ela pode oferecer benefícios para a pele, bem como para os sistemas digestivo e imunológico. No geral, ao comer esse alimento, as pessoas costumam mastigar o seu conteúdo interior e descartar a sua casca. Mas essa parte que costuma ser descartada pode viabilizar a geração de energia elétrica. Pelo menos, é o que sugere um novo estudo conduzido pela Universidade de Illinois, nos EUA.
A fruta normalmente pesa entre 1 e 2 kg, com a casca sendo responsável por 30% a 50% desse valor. Ela se divide em duas partes principais, uma fina camada externa e uma interna mais espessa e branca, que parece uma esponja quando pressionada.
Algumas pessoas das regiões produtoras dessa fruta usam esse pedaço interno para extrair compostos para a formulação de óleos essenciais ou pectina. No entanto, ao se deparar com tal estrutura naturalmente porosa, cientistas viram uma oportunidade de ampliar ainda mais a margem de uso desse material.
“Pensamos em reciclar a casca para produtos de maior valor em vez de simplesmente jogá-la fora depois de retirar o seu suco”, explica Yi-Cheng Wang, pesquisador que colaborou com o projeto, em comunicado. “Nosso objetivo era não apenas reduzir o desperdício da produção, consumo e fabricação, mas também criar mais valor a partir de alimentos e resíduos agrícolas”.
Experimentos com o pomelo
Para o estudo, os pesquisadores separaram a casca da polpa e removeram a camada mais externa. A casca branca, espessa e esponjosa restante foi cortada em pedaços menores e liofilizada (secagem por congelamento) para preservar sua estrutura tridimensional única. Então, foi armazenada sob diferentes condições de umidade.
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Depois de analisar a composição química e as propriedades mecânicas da casca, a equipe de pesquisa a utilizou para criar dispositivos que podem converter energia mecânica em eletricidade e servir como sensores de movimento autoalimentados. Os resultados aparecem em um artigo científico publicado na revista ACS Applied Materials & Interfaces.
Mas como é possível gerar energia a partir da casca do pomelo? O segredo está na eletrização por contato. “Esses dispositivos alavancam o princípio da eletrificação de contato. Isso pode parecer complexo, mas na verdade é bem simples, como, por exemplo, quando tocamos em uma maçaneta, e sentimos um choque”, pontua Wang.
“O mecanismo fundamental é a eletrificação de contato (ou triboeletrificação). Quando dois materiais são friccionados um contra o outro, a eletricidade estática pode se formar devido à transferência de cargas entre eles. Queríamos explorar se poderíamos coletar e utilizar essa eletricidade”.
Os pesquisadores usaram biomassa de casca de pomelo e um filme plástico (poli-imida) para fazer duas camadas triboelétricas (que transferem energia quando estão em contato). As camadas eram colocadas em contato quando uma força externa era aplicada. Os pesquisadores juntaram um eletrodo de folha de cobre a cada uma dessas camadas e avaliaram o quão bem o dispositivo resultante poderia converter energia mecânica externa em eletricidade.
Simplesmente tocando esses dispositivos triboelétricos baseados em casca de pomelo com um dedo, cientistas conseguiam poderiam acender cerca de 20 LEDs. Ou seja, era necessário uma força pequena para fazer funcionar os dispositivos de luz.
Os cientistas usaram o dispositivo para alimentar uma calculadora ou relógio esportivo sem a necessidade de eletricidade externa.
Para que a tecnologia pode servir
Ainda que não gere eletricidade suficiente para abastecer uma casa, a técnica pode servir para alimentar uma série de dispositivos eletrônicos pequenos. “Esta aplicação tem um forte potencial para converter energia desperdiçada em eletricidade útil. Descobrimos que, graças à estrutura naturalmente porosa da casca de pomelo, dispositivos triboelétricos baseados nela podem ser altamente sensíveis à força e à frequência de força
Uma das principais aplicações está no monitoramento do corpo de um atleta durante a corrida, por exemplo. “Isso nos inspirou a desenvolver dispositivos de detecção que podem ser acoplados ao corpo humano para monitoramento biomecânico”, afirma Wang.
Quando anexados a várias partes do corpo, os sensores de prova de conceito dos pesquisadores foram capazes de monitorar o movimento biomecânico, como movimentos articulares e padrões de marcha. Isso ocorre porque os movimentos podem levar à eletrificação de contato entre as camadas triboelétricas, gerando sinais elétricos diferentes. Essa capacidade tem grande potencial para fornecer insights valiosos para profissionais de saúde e reabilitação física.
“Nosso trabalho destaca oportunidades empolgantes para transformar resíduos alimentares em dispositivos e materiais de valor agregado”, conclui Wang. “Ao potencialmente substituir ou suplementar equivalentes não renováveis e reduzir resíduos, podemos contribuir significativamente para a sustentabilidade”.
