روش جدید دانشمندان برای تبدیل ضایعات مواد غذایی به باتری

به نقل از دیلی ایونت؛ هسته سیب، غلات مصرف شده و پوست گردو چه ویژگی مشترکی دارند؟ آن‌ها می‌توانند روزی برای تامین و تغذیه نیروی مرکز داده استفاده شوند. در حالی که جهان به دنبال راه‌های اقتصادی و سازگار با محیط زیست برای تغذیه این دستگاه‌ها است، دو محقق ویرجینیا تک بررسی کردند که چگونه ضایعات مواد غذایی و زیست توده‌های مرتبط با آن را می‌توان به باتری‌های قابل شارژ تبدیل کرد.

تحقیقی جدید برای ساخت باتری های شارژی

هایبو هوانگ، سرپرست پروژه در دانشکده علوم و فناوری غذا در کالج کشاورزی و علوم زیستی می‌گوید: "این تحقیق می‌تواند قطعه‌ای از پازل حل مشکلات انرژی پایدار برای باتری‌های قابل شارژ باشد. تقاضا برای باتری‌های قابل استفاده مجدد افزایش یافته و ما باید راهی برای کاهش اثرات زیست محیطی باتری‌ها پیدا کنیم. "

این تحقیق طی سه سال و با سرمایه گذاری ۴۵۰ هزار دلاری از طرف وزارت کشاورزی ایالات متحده با اولویت پردازش زیستی و مهندسی زیستی انجام می‌شود. این کمک هزینه تا آوریل ۲۰۲۳ ادامه دارد. براساس نتایج اولیه، محققان دریافتند که فیبر موجود در ضایعات مواد غذایی کلید توسعه یک ماده کربنی پیشرفته است که می‌تواند به عنوان آند باتری یعنی پایانه منفی آن استفاده شود.

فنگ لین، استادیار گروه شیمی و محقق اصلی پروژه گفت: "رویکرد منحصر به فرد ما در استفاده از مواد کربنی که از ضایعات مواد غذایی بدست می‌آید، پیشرفت‌های مهمی را در پردازش ضایعات کشاورزی و فناوری باتری‌ها به ارمغان می‌آورد. "

این تحقیق، استفاده از ضایعات میوه‌ها را در سیستم‌های کشاورزی برای تولید کربن با ارزش افزوده و در نهایت به کارگیری در دستگاه‌های ذخیره انرژی پیش می‌برد. این تیم تحقیقاتی از مواد اولیه قابل تنظیم، فراوان و مقرون به صرفه برای رفع نیاز در زمینه ذخیره انرژی استفاده می‌کند. استفاده از مواد کربنی حاصل از ضایعات به عنوان میزبان برای آند‌های فلزی می‌تواند میزان استفاده از فلز قلیایی در هر باتری را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

افزایش قدرت

چندی پیش و در جریان یک بازی بسکتبال این ایده به ذهن هوانگ و لین خطور کرد. هوانگ گفت: "ما فکر کردیم چرا ضایعات مواد غذایی را به مواد باتری تبدیل نکنیم، زیرا تعداد زیادی ضایعات مواد غذایی در سراسر جهان وجود دارد. بیشتر این زباله‌ها دور ریخته شده و سپس به محل دفن زباله ارسال می‌شوند. ما فقط باید قسمت مربوط به باتری را حل کنیم. "

برای ساخت آند‌های باتری وابستگی زیادی به گرافیت وجود دارد که یک منبع محدود است. محققان ابتدا انواع مختلف ضایعات مواد غذایی را آزمایش کردند تا ببینند آیا می‌توان از آن‌ها برای ساخت باتری استفاده کرد یا خیر.

هوانگ می‌گوید: "من به عنوان یک مهندس پردازش غذا می‌توانم ترکیب غذا را تغییر دهم. من می‌توانم پروتئین‌ها و لیپید‌ها را به همراه برخی از مواد معدنی خارج کنم تا ببینم چگونه بر عملکرد باتری تأثیر می‌گذارد. "

محققان دریافتند هنگامی که برخی ترکیبات حذف می‌شوند، ترکیبات ضروری سلولز، همی سلولز و لیگنین پس از عملیات حرارتی می‌توانند به اندازه کافی برای یک باتری کار کنند.

بهینه سازی باتری

محققان با استناد به بازخورد آزمایشگاه برای بهینه سازی باتری، مواد زاید تبدیل شده به کربن را آزمایش خواهند کرد. آخرین مرحله تجزیه و تحلیل اقتصادی درمورد امکان پیاده سازی این فناوری برای اطمینان از کاربرد آن، در زمان ورود به بازار است.

استفاده‌های اولیه پیش بینی شده از این فناوری برای راه حل‌های ذخیره انرژی مقرون به صرفه برای مراکز داده یا سایر تأسیسات ذخیره سازی بزرگ انرژی است که در آن اندازه باتری عامل مهمی نیست. محققان امیدوارند بتوانند ضایعات مواد غذایی را به کربنی تبدیل کنند که فاقد ناخالصی‌های امروزه است.

هوانگ گفت: "ما این فرصت را داریم که دو موضوع فوری را در دو صنعت مختلف حل کنیم. در حال حاضر انرژی زیادی برای تولید و حمل مواد غذایی در زنجیره تامین مواد غذایی صرف می‌شود. ما باید ارزش حاصل از ضایعات مواد غذایی را بازیابی کنیم. این یک فرصت عالی است، زیرا تولید باتری به دنبال مواد متفاوتی نسبت به کربن سنتی است. "

در حالی که ممکن است این تحقیق نتواند مشکل تعویض باتری در کنترل از راه دور تلویزیون را حل کند، اما تیم محققان سعی دارند تا این فناوری را به استفاده از ضایعات مواد غذایی برای تولید انرژی مورد نیاز فعالیت‌های روزانه نزدیک‌تر کنند.