Američtí vědci proměnili odpad z bourbonu v superkondenzátory s 25x vyšší kapacitou pro ukládání energie

V Kentucky, státě proslulém výrobou bourbonu, vzniká obrovské množství odpadního zrna zvaného „stillage“. Vědci z University of Kentucky nyní představili udržitelné řešení, které tento vedlejší produkt recykluje na materiál pro ukládání energie.

V Kentucky, státě proslulém výrobou bourbonu, vzniká obrovské množství odpadního zrna zvaného „stillage“. Vědci z University of Kentucky nyní představili udržitelné řešení, které tento vedlejší produkt recykluje na materiál pro ukládání energie. Tento projekt nabízí alternativu k současnému nákladnému a obtížnému způsobu nakládání s odpadem z lihovarů, který tvoří 6 až 10násobek objemu vyrobeného bourbonu.

Tým vědců se zaměřil na stillage jako na udržitelný rostlinný zdroj uhlíku pro elektrodové materiály. Na rozdíl od jiných rostlinných vláken, která byla zkoumána, tento tým jako první využil jedinečné vlastnosti zrn z bourbonového stillage. Namísto nákladného sušení vlhkého a těžkého stillage, které se obvykle používá jako krmivo pro zvířata, vědci využili jeho kašovitou konzistenci. Použili proces hydrotermální karbonizace, podobný vysokotlakému vaření, čímž zcela eliminovali fázi sušení. Po měsících spolupráce s lihovary v Kentucky, Illinois a Kanadě se jim podařilo získat potřebné vzorky. V 10litrovém reaktoru přeměnili stillage pomocí tepla a tlaku na jemný černý prášek, který byl dále rafinován v peci na dva odlišné materiály: tvrdý uhlík (zahřívaný na 200 °C pro zachycování lithiových iontů) a aktivovaný uhlík (zahřívaný na 800 °C s hydroxidem draselným pro vytvoření vysoce porézního materiálu s velkým vnitřním povrchem pro uchovávání elektrického náboje).

Experimenty byly ověřeny konstrukcí dvou typů úložných zařízení o velikosti mince s uhlíkem získaným ze stillage. Dvojvrstvé kondenzátory s elektrodami z aktivovaného uhlíku splnily současné komerční standardy s hustotou energie 48 Wh/kg. Skutečný průlom však nastal u hybridních lithium-iontových superkondenzátorů. Ty se skládají z bateriové elektrody z tvrdého uhlíku a kondenzátorové elektrody z aktivovaného uhlíku. Výsledné zařízení kombinuje rychlé vybíjení s masivní úložnou kapacitou, která je až 25krát vyšší na kilogram než u konvenčních verzí. Tento projekt představuje významný milník v materiálové vědě, neboť využívá jediný zemědělský odpadní zdroj k výrobě obou typů elektrod potřebných pro vysoce výkonné hybridní zařízení.

Poté, co vědci prokázali koncept v malém měřítku, se nyní zaměřují na komercializaci a škálování technologie pro podporu stabilizace velkých elektrických sítí. Jejich bezprostřední plán zahrnuje provedení důkladných analýz životního cyklu a ekonomické proveditelnosti, aby se zajistilo, že přeměna odpadu z lihovarů na úložiště energie bude stejně udržitelná a nákladově efektivní jako inovativní.