NTU Singapore
Un primer plano de las vainas de tamarindo, junto con trozos de su cáscara.
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Las cáscaras de tamarindo, una fruta tropical consumida en todo el mundo, se desechan durante la producción de alimentos. Al ser voluminosas, las cáscaras de tamarindo ocupan un espacio considerable en los vertederos, donde se eliminan como residuos agrícolas.
Sin embargo, un equipo de científicos internacionales dirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur), ha encontrado una forma de solucionar el problema. Al procesar las cáscaras de tamarindo, ricas en carbono, los científicos convirtieron el material de desecho en nanoplanchas de carbono, que son un componente clave de los supercondensadores, dispositivos de almacenamiento de energía que se utilizan en automóviles, autobuses, vehículos eléctricos, trenes y ascensores.
El estudio refleja el compromiso de la NTU de abordar los grandes retos de la humanidad en materia de sostenibilidad como parte de su plan estratégico 2025, que pretende acelerar la traducción de los descubrimientos de la investigación en innovaciones que mitiguen nuestro impacto en el medio ambiente.
El equipo, formado por investigadores de la NTU de Singapur, la Universidad de Ciencias Aplicadas de Noruega Occidental y la Universidad de Alagappa (India), cree que estas nanoplanchas, cuando se amplíen, podrían ser una alternativa ecológica a sus homólogas producidas industrialmente, y reducir al mismo tiempo los residuos.
El profesor adjunto (Steve) Cuong Dang, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la NTU, que dirigió el estudio, dijo: "A través de una serie de análisis, descubrimos que el rendimiento de nuestras nanoplanchas derivadas de la cáscara de tamarindo era comparable al de sus homólogas fabricadas industrialmente en términos de estructura porosa y propiedades electroquímicas. El proceso de fabricación de las nanoplanchas es también el método estándar para producir nanoplanchas de carbono activo".
El profesor G. Ravi, jefe del Departamento de Física, coautor del estudio junto con el profesor adjunto Dr. R. Yuvakkumar, ambos de la Universidad de Alagappa, dijo: "El uso de las cáscaras de tamarindo puede reducir el espacio necesario para los vertederos, especialmente en regiones de Asia como la India, uno de los mayores productores de tamarindo del mundo, que también está lidiando con problemas de eliminación de residuos".
Para fabricar las nanoplanchas de carbono, los investigadores lavaron primero las cáscaras de los frutos de tamarindo y las secaron a 100 °C durante unas seis horas, antes de molerlas hasta convertirlas en polvo.
A continuación, los científicos cocieron el polvo en un horno durante 150 minutos a 700-900 grados Celsius en ausencia de oxígeno para convertirlo en láminas ultrafinas de carbono conocidas como nanoplanchas.
Las cáscaras de tamarindo son ricas en carbono y de naturaleza porosa, lo que las convierte en un material ideal para fabricar nanoplanchas de carbono.
Un material habitual para producir nanoplanchas de carbono son las fibras industriales de cáñamo. Sin embargo, es necesario calentarlas a más de 180°C durante 24 horas, cuatro veces más que las cáscaras de tamarindo, y a una temperatura más alta. Esto es así antes de someter el cáñamo a un calor intenso para convertirlo en nanoplanchas de carbono.
El profesor Dhayalan Velauthapillai, jefe del grupo de investigación de Nanomateriales Avanzados para Aplicaciones de Energía Limpia y Salud de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Noruega Occidental, que participó en el estudio, dijo: "Las nanoplanchas de carbono están formadas por capas de átomos de carbono dispuestas en hexágonos interconectados, como un panal. El secreto de su capacidad para almacenar energía reside en su estructura porosa, que da lugar a una gran superficie que ayuda al material a almacenar grandes cantidades de cargas eléctricas".
Las nanoplanchas derivadas de la cáscara de tamarindo también mostraron una buena estabilidad térmica y conductividad eléctrica, lo que las convierte en opciones prometedoras para el almacenamiento de energía.
Los investigadores esperan explorar la producción a mayor escala de las nanoplanchas de carbono con socios agrícolas. También están trabajando en la reducción de la energía necesaria para el proceso de producción, haciéndolo más respetuoso con el medio ambiente, y están tratando de mejorar las propiedades electroquímicas de las nanoplanchas.
El equipo también espera explorar la posibilidad de utilizar diferentes tipos de pieles o cáscaras de frutas para producir nanoplanchas de carbono.
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