廚余垃圾可轉化為可充電電池

　　蘋果核、谷粒和核桃殼有什么共同點？它們有朝一日可用于為數據中心供電。

　　隨著世界致力于以經濟和環保的方式為這些設備供電，弗吉尼亞理工大學的兩名研究人員正在研究如何將食物垃圾及其相關生物質轉化為可充電電池。

　　“這項研究可能是解決可充電電池可持續能源問題的一個難題，”該項目的共同負責人、農業與生命科學學院食品科學與技術系副教授黃海波說。 “對這些可重復使用電池的需求猛增，我們需要找到一種方法來減少電池對環境的影響。”

　　該研究由美國農業部基礎和應用科學計劃提供的為期三年、價值 450,000 美元的贈款資助，優先領域是生物加工和生物工程。該贈款將持續到 2023 年 4 月。

　　根據初步結果，研究人員發現食物垃圾中的纖維成分是開發可用作電池陽極（電池負極端子）的先進碳材料的關鍵。

　　“我們利用農業廢棄物衍生的碳材料承載鋰和鈉等堿金屬的獨特方法將為農業廢棄物處理和電池技術帶來重大進步，”化學系副教授Feng Lin說。項目的首席研究員。

　　這項研究將促進農業系統中產生的農業廢物的利用，以實現增值碳生產并最終實現儲能設備。

　　該團隊使用高度可調、豐富且具有成本效益的原材料來解決儲能領域的需求。使用廢物衍生的碳材料作為金屬負極的主體可以顯著減少每個電池的堿金屬使用量。

　　通電

　　不久前，當這個想法出現時，Huang和Lin打了一場籃球比賽。

　　“我們想為什么不把食物垃圾轉化為電池材料，因為全球有多少食物垃圾，”Huang說。 “這些廢物大部分被放入垃圾中，然后被送往垃圾填埋場。我們只需要解決電池方面的問題。”

　　嚴重依賴石墨——一種有限的資源——來制造電池陽極。

　　研究人員首先測試了不同類型的食物垃圾材料，看看是否可以用來制造電池。

　　“作為一名食品加工工程師，我可以修改食物的成分，”Huang說。 “我可以去除蛋白質和脂質以及一些礦物質，看看它如何影響電池性能。”

　　研究人員發現，當從方程式中去除某些化合物時，熱處理后的纖維素、半纖維素和木質素等必需化合物足以為電池工作。

　　“一天一個蘋果，充電器遠離我”

　　在即將到來的項目的最后兩年中，研究人員將進一步測試食物垃圾轉化的碳，并根據實驗室的反饋來優化電池科學。最后一步將是對實施該技術的可行性進行經濟分析，以確保推向市場時的使用。

　　該技術的預期初始用途是為數據中心或其他大型儲能設施提供負擔得起的儲能解決方案，其中電池的尺寸不是一個因素。隨著他們的進步，研究人員希望能夠將食物垃圾轉化為沒有今天所經歷的雜質的碳。

　　“我們有機會解決兩個不同行業的兩個緊迫問題，”Huang說。 “在食品供應鏈中，大量能源已經投入到食品的生產和運輸中。我們必須從食物浪費中恢復價值。這是一個絕佳的機會，因為電池生產需要與傳統碳不同的材料。”

　　雖然他們可能還不能解決必須更換電視遙控器電池的問題，但該團隊正在幫助該技術更接近于讓食物垃圾為人們日常使用的設備供電。

　　只是不要低估蘋果廢物、廢谷物和核桃殼的力量。