kreću u proizvodnju 2025.

Finci tvrde nešto nevjerojatno: 'Znamo kako od drveća napraviti baterije! Za punjenje će im trebati samo osam minuta'

  • Autor: L. F.
  • Zadnja izmjena 24.01.2023 10:49
  • Objavljeno 23.01.2023 u 20:11
tportal

Izvor: Profimedia / Autor: Mischa Keijser / ImageSource / Profimedia

Veliki finski proizvođač celuloze i papira Stora Enso jedan je od najvećih privatnih vlasnika šuma na svijetu. Porastom digitalnih medija, pada potražnja za papirom i uredskim materijalom, stoga se Finci sad žele okrenuti proizvodnji baterija za električna vozila. I to ne običnih baterija, već onih koje će u svom sastavu imati lignin, polimer iz drveća, i za čije će punjenje, tvrde, trebati samo osam minuta

Otprilike 30 posto drveta, ovisno o vrsti, čini lignin, a ostatak je uglavnom celuloza. 'Lignin je ljepilo u drveću koje spaja celulozna vlakna i čini drveće vrlo krutim', objašnjava Lauri Lehtonen, voditelj istraživanja u tvrtki Lignode, podružnici Stora Ensoa.

Lignin sadrži ugljik, a ugljik je izvrstan materijal za vitalnu komponentu u baterijama koja se zove anoda. Litij-ionska baterija u mobitelima uglavnom ima grafitnu anodu – grafit je oblik ugljika sa slojevitom strukturom.

Inženjeri tvrtke Stora Enso smatraju da mogu izdvojiti lignin iz otpadne pulpe koja se već proizvodi u nekim od njihovih pogona i preraditi ga kako bi napravili ugljični materijal za anode. Tvrtka u partnerstvu sa švedskom tvrtkom Northvolt planira pokrenuti proizvodnju baterija već 2025. godine, piše BBC.

Uz sve više ljudi koji kupuju električne automobile i pohranjuju energiju kod kuće, očekuje se da će globalni apetit za baterijama naglo porasti u nadolazećim godinama.

U 2015. bilo je potrebno nekoliko stotina dodatnih gigavat sati (GWh) svake godine u svjetskim zalihama baterija – ali to će porasti na nekoliko tisuća dodatnih GWh godišnje do 2030. kako se svijet udaljava od fosilnih goriva, pokazuje analiza konzultantske tvrtke McKinsey.

Problem je u tome što litij-ionske baterije na koje se danas oslanjamo uvelike ovise o ekološki štetnim industrijskim procesima i rudarstvu. Osim toga, neki od materijala za ove baterije su otrovni i teško ih je reciklirati. Mnogi također potječu iz zemalja s lošim stanjem ljudskih prava.

Izrada sintetičkog grafita, primjerice, uključuje zagrijavanje ugljika na temperature do 3000 Celzijevih stupnjeva i to traje tjednima. Energija za to često dolazi iz elektrana na ugljen u Kini.

Izvor: tportal.hr

Zbog toga je tijeku potraga za održivim materijalima za baterije koji su šire dostupni. Finci vjeruju da je odgovor u drveću.

Općenito, sve baterije trebaju katodu i anodu – pozitivnu i negativnu elektrodu, između kojih teku nabijene čestice zvane ioni. Kada se baterija puni, litijevi ili natrijevi ioni, naprimjer, prelaze s katode na anodu, gdje se talože poput automobila na višekatnom parkiralištu, objašnjava Jill Pestana, kalifornijska znanstvenica i inženjerka baterija.

'Glavno svojstvo koje želite u ovoj parkirnoj strukturi materijala je da može lako primiti litij ili natrij i pustiti ih da odu te da se ne raspada', tumači ona.

Grafit je, kaže Pestana, 'spektakularan' materijal jer tako dobro funkcionira kao pouzdana anoda koja omogućuje odvijanje takvih reakcija. Alternative, uključujući ugljikove strukture izvedene iz lignina, tek se moraju dokazati da su dorasle tom poslu.

  • +2

Ove zemlje će do 2040. u cijelosti prijeći na električna vozila

Izvor: Pexels / Autor: Pexels

Finska tvrtka zasad ne želi otkriti kako pretvara lignin u tvrdu ugljičnu strukturu, osim što potvrđuju da je u proces uključeno zagijavanje, ali na puno nižim temperaturama nego što je to potrebno za proizvodnju sintetičkog grafita. Jedna važna značajka ugljika nastalog od lignina je da je 'amorfan' ili nepravilan, što omogućuje mnogo veću pokretljivost iona, tvrde Finci.

U Stora Ensou su uvjereni da će im to pomoći da naprave litij-ionsku ili natrijevo-ionsku bateriju koja se može napuniti za samo osam minuta.

Zasebno istraživanje ugljičnih anoda dobivenih od lignina, koje je provela kemičarka Magda Titirici sa sveučilišta Imperial College London i njezini kolege, sugerira da je moguće izraditi vodljive prostirke koje sadrže zamršene, nepravilne ugljikove strukture s puno nedostataka bogatih kisikom. Čini se da ti nedostaci povećavaju reaktivnost anode s ionima koji se prenose s katode u natrijevim ionskim baterijama, kaže Titirici, što zauzvrat skraćuje vrijeme punjenja: 'Ova vodljiva prostirka je fantastična za baterije.'

tportal

Izvor: Profimedia / Autor: Leung Cho Pan / Panthermedia

Wyatt Tenhaeff sa Sveučilišta Rochester u državi New York također je izradio anode izvedene iz lignina u laboratorijskim uvjetima. Lignin je 'stvarno cool', kaže, jer je to nusprodukt koji bi mogao imati mnogo potencijalnih upotreba. U eksperimentima su on i njegovi kolege otkrili da mogu koristiti lignin za izradu anode sa samonosivom strukturom, koja ne zahtijeva ljepilo ili kolektor struje na bazi bakra – uobičajenu komponentu u litij-ionskim baterijama. Unatoč činjenici da bi to moglo smanjiti troškove ugljikovih anoda dobivenih od lignina, on je skeptičan oko toga da se one mogu komercijalno natjecati s grafitnim anodama.

'Jednostavno smatram da to neće biti dovoljno velika promjena u pogledu troškova ili performansi da se zamijeni ukorijenjeni grafit', kaže on.

Postoji barem još jedan način na koji se lignin može koristiti u baterijama, osim anoda. U travnju je istraživački tim u Italiji objavio rad o svojim naporima da razvije elektrolit na bazi lignina. Ovo je komponenta koja se nalazi između katode i anode – pomaže protoku iona između elektroda, ali također tjera elektrone da krenu željenim putem kroz električni krug na koji je baterija spojena.

Komercijalnu održivost svih ovih ideja tek treba dokazati.

Pregled tjedna bez spama i reklama

Prijavi se na naš newsletter i u svoj inbox primaj tjedni pregled najvažnijih vijesti!