Pesquisadores da Universidade James Cook desenvolveram um processo para sintetizar grafeno a partir de óleo de casca de tangerina, que eles usaram para recuperar prata de resíduos de material fotovoltaico. Para demonstrar a qualidade da prata recuperada e do grafeno sintetizado, eles criaram um sensor de dopamina que supostamente superou os dispositivos de referência.
Uma equipe da Universidade James Cook da Austrália sintetizou “independente” grafeno usando óleo de casca de tangerina não tóxico e renovável que pode ser usado para a recuperação de prata de dispositivos fotovoltaicos orgânicos em fim de vida.
“Não só resultou em grafeno de alta qualidade, mas também demonstrou uma capacidade notável de recuperar seletivamente a prata de resíduos fotovoltaicos. Uma das descobertas mais surpreendentes foi o quão excepcionalmente seletivo o grafeno era na segmentação da prata”, disse o autor correspondente, Mohan Jacob. revista pv.
A qualidade dos materiais recuperados e sintetizados foi então demonstrada em um dispositivo sensor de dopamina SPE aprimorado com prata, que superou dois sensores de dopamina de referência feitos sem o compósito de grafeno de prata.
Síntese de grafeno
A equipe começou a pesquisa sintetizando grafeno “usando plasma de micro-ondas downstream” em condições atmosféricas. “Os componentes principais do sistema incluem um gerador de microondas de 2.45 GHz, uma rede correspondente, um sistema de resfriamento e uma câmara de reação”, afirmou.
Uma análise do espectro Raman do grafeno mostrou “um pico 2D característico” em potências de microondas entre 200 W e 1000 W. “As imagens de microscopia eletrônica de transmissão revelaram espaçamento intersticial de 0.34, que correspondeu ao valor da difração de raios X calculado através da lei de Bragg ”, disse a equipe.
Recuperação de prata do PV
A equipe então recuperou prata de dispositivos fotovoltaicos orgânicos por meio de lixiviação em uma solução de ácido nítrico. O revestimento PV continha óxido de índio e estanho (ITO), óxido de zinco (ZnO), óxido de molibdênio (MoO3) e prata (Ag).
Após a conclusão da lixiviação, a solução foi resfriada e usada como solução estoque para criar um SPE revestido com grafeno. “Após 10 minutos de eletrodeposição, a concentração de Ag diminuiu ligeiramente para 1.69 ppm. Esta diminuição sugere que alguns íons Ag estavam sendo reduzidos e depositados na superfície do eletrodo durante o processo eletroquímico. Após 20 minutos de eletrodeposição, a concentração de íons Ag diminuiu ainda mais para 1.62 ppm, indicando uma redução contínua na concentração de íons Ag”, disseram os acadêmicos.
“Esses resultados sugerem que uma maior duração da eletrodeposição pode levar a uma redução adicional na concentração de prata.” A deposição de Ag foi confirmada com detecção voltamétrica cíclica.
“Apesar da presença de vários outros compostos na solução de resíduos fotovoltaicos, o grafeno exibiu uma capacidade extraordinária de isolar e recuperar prata com alta precisão. Este duplo benefício de produzir grafeno valioso e ao mesmo tempo recuperar seletivamente a prata de uma mistura complexa foi um resultado emocionante e um tanto inesperado”, disse Mohan.
A equipe afirmou que o estudo “destaca a notável eficácia” do grafeno na recuperação de metais valiosos como a prata do lixo eletrônico.
“Optamos por fazer a demonstração com resíduos de material fotovoltaico porque os resíduos fotovoltaicos são uma preocupação crescente devido à crescente adoção da energia solar. A eliminação de painéis fotovoltaicos, que contêm metais valiosos como a prata, coloca desafios ambientais e económicos. Ao nos concentrarmos nos resíduos fotovoltaicos, pretendemos desenvolver uma solução sustentável que atenda à necessidade urgente de métodos de reciclagem eficazes e, ao mesmo tempo, recuperar recursos valiosos”, disse Jacob.
Demonstração do sensor de dopamina
Para ilustrar a qualidade do material compósito em uma aplicação no mundo real, a equipe fez um detector de eletrodo de grafeno-prata (SPE/grafeno-Ag) e o comparou a um detector SPE simples e um detector de grafeno/SPE. Os resultados dos testes mostraram que o eletrodo SPE/grafeno-Ag apresentou “melhoria significativa na corrente de pico” em comparação com as outras duas amostras.
Outras aplicações de compósitos grafeno-prata foram sugeridas pelos pesquisadores, como revestimentos resistentes à corrosão, tintas condutoras para uso em dispositivos flexíveis na indústria eletrônica, revestimentos antimicrobianos para uso em indústrias biomédicas, além de sensores para detecção de gases, biomoléculas e poluentes.
Seu trabalho é detalhado no artigo “Síntese verde de grafeno para recuperação direcionada de prata de resíduos fotovoltaicos”, publicado em Quimiosfera.
A resposta à pesquisa até o momento tem sido positiva. “Nosso trabalho acaba de ficar online e estamos impressionados com a resposta de nossos colegas e seu interesse em nossa pesquisa”, disse Jacob, acrescentando que o grupo recebeu feedback encorajador sobre a “aplicabilidade mais ampla e impacto potencial” do trabalho em nos campos de resíduos de baterias e eletrônicos.
Os próximos passos da equipa são otimizar o processo de síntese verde para melhorar a sua escalabilidade e viabilidade económica, visando um processo que possa ser integrado na reciclagem fotovoltaica existente e na infraestrutura de lixo eletrónico. “Estamos buscando ativamente a comercialização para trazer esses avanços ao mercado e causar um impacto significativo na indústria”, disse Jacob. “Também estamos explorando parcerias com partes interessadas e investidores do setor para testar implementações em maior escala.”
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Retirado de revista pv
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