Miközben a világ azon dolgozik, hogy gazdaságosan és környezetbarát módon működtesse a számítástechnikai eszközöket, a Virginia Tech két kutatója azt vizsgálta meg, hogyan lehet az élelmiszerhulladékot és a hozzá kapcsolódó biomasszát újratölthető akkumulátorokká alakítani. "Ez a kutatás a puzzle egy darabja lehet az újratölthető akkumulátorok fenntartható energiával kapcsolatos problémáinak megoldásában. Az ilyen újrafelhasználható akkumulátorok iránti kereslet az egekbe szökött, és meg kell találnunk a módját annak, hogy csökkentsük az akkumulátorok környezeti hatásait" - mondta Haibo Huang, a kutatási projekt egyik vezetője.
Az előzetes eredmények alapján a kutatók megállapították, hogy az élelmiszerhulladékban lévő rostkomponens a kulcs olyan fejlett szénanyagok kifejlesztéséhez, amelyek akkumulátor anódként, azaz az akkumulátor negatív pólusaként használhatók. "A mezőgazdasági hulladékból származó szénanyagok lúgos fémek, például lítium és nátrium befogadására szolgáló, egyedülálló megközelítésünk jelentős előrelépést hoz a mezőgazdasági hulladékfeldolgozás és az akkumulátor-technológia területén" - mondta Feng Lin, a kémiai tanszék docense és a projekt vezető kutatója.
Ez a kutatás elő fogja mozdítani az agrárrendszerekben keletkező hulladékok hasznosítását hozzáadott értékű szén előállítására és végső soron energiatároló eszközökre. A csapat rendkívül jól hangolható, bőségesen rendelkezésre álló és költséghatékony nyersanyagokat használ fel az energiatárolás területén felmerülő igények kielégítésére. A hulladékból származó szénanyagoknak felhasználása a fémanódok helyett, jelentősen csökkentheti az akkumulátoronkénti alkálifém-felhasználást.
Az akkumulátorok anódjainak előállításához nagy szükség van a korlátozottan elérhető grafitra. A kutatók először különböző típusú élelmiszerhulladék-anyagokat teszteltek, hogy kiderítsék, felhasználható-e valamelyik az akkumulátorok készítéséhez. "Élelmiszer-feldolgozó mérnökként módosíthatom az élelmiszer összetételét. Kivehetem a fehérjéket és a lipideket, valamint néhány ásványi anyagot, hogy megnézzem, hogyan hat ez az akkumulátor teljesítményére" - mondta Huang. A kutatók megállapították, hogy amikor bizonyos vegyületeket kivettek az egyenletből, a cellulóz, a hemicellulózok és a lignin alapvető vegyületei a hőkezelés után kellőképpen működhetnek az akkumulátorokban.
A projekt folytatásában a kutatók tovább tesztelik az élelmiszer-hulladékból kinyert szenet, a laboratóriumból érkező visszajelzésekkel optimalizálják az akkumulátoros ismereteket. Az utolsó lépés egy gazdasági elemzés lesz a technológia megvalósíthatóságáról, hogy a piacra kerüléskor szavatolják a felhasználást.
A technológia várható kezdeti felhasználási területei az adatközpontok vagy más nagy energiatároló létesítmények megfizethető energiatárolási megoldásai, ahol az akkumulátor mérete nem tényező. A kutatók remélik, hogy a fejlődés során az élelmiszerhulladékból olyan szenet tudnak majd készíteni, amelyből hiányoznak a ma még meglévő szennyeződések.
"Lehetőségünk van arra, hogy két sürgős problémát oldjunk meg két különböző iparágban. Az élelmiszer-ellátási láncban már most is rengeteg energiát fordítanak az élelmiszer előállítására és szállítására. Vissza kell nyernünk az élelmiszerhulladékból származó értéket. Ez tökéletes lehetőség, mivel az akkumulátorgyártás más anyagokat keres, mint a hagyományos szén" - mondta Huang.
