آیا آینده ای برای باتری های زیستی وجود دارد؟
به گزارش آرا نیرو تقاضا برای لیتیوم در سال‌های اخیر افزایش یافته است و انتظار می‌رود که با استقبال از انتقال انرژی و نیاز به باتری‌های بیشتر، به طور تصاعدی افزایش یابد.
متأسفانه استخراج لیتیوم و سایر فلزات باتری تأثیر زیست محیطی قابل توجهی دارد و محققان را به دنبال ایجاد باتری های زیستی سوق می دهد.
باتری‌های زیستی از مولکول‌های بیولوژیکی برای شکستن سایر مولکول‌ها استفاده می‌کنند و در این فرآیند الکترون‌ها آزاد می‌شوند.
با نزدیک شدن به سال جدید، تمرکز دوباره بر روی فناوری‌های نوآورانه و کم کربن که ممکن است از گذار به سبز در سال‌های آینده حمایت کند، افزایش یافته است. علاوه بر ادرار انسان به عنوان کود و گیاهان دستکاری شده ژنتیکی و جاذب نیتروژن، یکی از محصولات با پتانسیل اصلی باتری زیستی است. شرکت‌های انرژی و دولت‌ها در سرتاسر جهان میلیاردها دلار را برای عملیات‌های جدید لیتیوم پمپاژ می‌کنند تا بتوانند مقدار کافی از این ماده معدنی را برای تامین انرژی باتری‌های الکتریکی مورد نیاز دستگاه‌های الکترونیکی و وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) در سراسر جهان استخراج کنند و تقاضا در دهه آینده به‌شدت افزایش می یابد.
به گزارش آرا نیرو تقاضای جهانی برای لیتیوم در سال‌های اخیر با افزایش تولید باتری‌های لیتیوم یونی برای دستگاه‌های الکترونیکی مانند تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ و خودروهای الکتریکی افزایش یافته است. و این به طور کلی به عنوان یک چیز خوب در نظر گرفته می‌شود، زیرا نشان دهنده یک حرکت تدریجی از خودروهای با سوخت فسیلی به نفع خودروهای الکتریکی کم آلاینده است. با این حال، حذف یک منبع انرژی و تغییر اتکا به منبع دیگر، نگران کننده است. در این مورد، ما در حال حرکت به سمت تکیه بر فلزات و مواد معدنی هستیم که انرژی سبز و فناوری مرتبط را تامین می کنند.
معادن لیتیوم بیشتری هر ساله در چندین مکان در سراسر جهان در حال توسعه هستند. از آنجایی که به اصطلاح مثلث لیتیوم، شامل عملیات استخراج معادن در سراسر آرژانتین، شیلی و بولیوی، به رشد خود ادامه می دهد و بیشتر لیتیوم جهان را تامین می کند، پروژه‌های جدیدی نیز در مکان های غیرمنتظره در حال توسعه هستند. اما تمام این فعالیت‌های معدنی جدید، محیط‌بانان را در مورد تأثیر بالقوه آن بر محیط‌زیست نگران کرده است. در حالی که نشان دهنده یک حرکت مثبت از حفاری برای سوخت های فسیلی و سوزاندن نفت، گاز و زغال سنگ کربن سنگین است، ولی احتمالاً این رویکرد نیز تأثیر زیادی بر محیط زیست و اکوسیستم مناطق معدنی خواهد داشت.
همانطور که کارشناسان انرژی سعی می کنند قبل از تخریب بیشتر محیط زیست یا اتکای بیش از حد به یک منبع طبیعی دیگر نوآوری کنند، باتری های زیستی توجه بیشتری را به خود جلب می کنند. این باتری‌ها از مولکول‌های بیولوژیکی برای شکستن سایر مولکول‌ها استفاده می‌کنند، در این فرآیند الکترون‌ها آزاد می‌شوند و اجازه می‌دهند انرژی در باتری‌های ساخته شده از ترکیبات آلی ذخیره شود. این می تواند سطوح بیشتری از انرژی را در یک فضای کوچک نسبت به باتری های الکتریکی سنتی ذخیره کند. همچنین می‌تواند به کاهش سطح فلزات سمی مورد استفاده در باتری ها کمک کند.
به گزارش آرا نیرو یک ایده استفاده از مواد شیمیایی موجود در پوسته خرچنگ برای تولید باتری است. کیتین موجود در پوسته‌ها و همچنین قارچ‌ها و حشرات، اغلب به عنوان زباله‌های غذایی در خانه‌ها و رستوران‌ها دور ریخته می‌شود. با این حال، ممکن است کلید توسعه باتری پاک‌تر، کاهش وابستگی به لیتیوم و سایر فلزات استخراج شده باشد. مرکز نوآوری مواد دانشگاه مریلند اخیراً مقاله‌ای را برای استفاده بالقوه از این پوسته‌ها در باتری‌ها منتشر کرده است، با مدیر این مرکز، لیانگ‌بینگ هو، که می‌گوید: “ما فکر می‌کنیم که هم زیست تخریب‌پذیری مواد یا اثرات زیست‌محیطی و هم عملکرد باتری ها برای یک محصول مهم هستند که پتانسیل تجاری شدن را دارد.”
source:https://www.altenergymag.com/
برای امکان پذیر ساختن این نوآوری، کیتین باید فرآوری شود و محلول آبی اسید استیک به آن اضافه شود تا یک غشای ژله‌ای محکم برای استفاده به عنوان الکترولیت در باتری ایجاد شود. این به یون ها کمک می کند تا در داخل باتری ها حرکت کنند و انرژی را ذخیره کنند. الکترولیت کیتوزان را می توان با روی طبیعی (zinc) ترکیب کرد تا باتری های تجدیدپذیر را ایمن تر و ارزان تر کند. علاوه بر این، باتری ها قابل اشتعال نیستند و کیتوزان می تواند در حدود پنج ماه در خاک تجزیه شود و فقط روی تجدیدپذیر باقی بماند.
مریلند تنها دانشگاهی نیست که به دنبال توسعه باتری‌های زیستی است، دانشگاه LUT در فنلاند نیز در حال انجام تحقیقات در مورد این فناوری است. در سال 2023، LUT قصد دارد در توسعه یک آزمایشگاه مواد باتری برای توسعه سلول های باتری سرمایه گذاری کند. پرتی کاورانن، استاد ذخیره انرژی در دانشگاه LUT، توضیح می‌دهد: «در کنار باتری‌های لیتیومی، ما باید راه‌حل‌های جایگزین مبتنی بر مواد خام رایج‌تر و احتمالاً حتی مبتنی بر زیستی را توسعه دهیم.»
اما در حالی که امیدهای زیادی به آینده باتری های زیستی وجود دارد، در حال حاضر، این فناوری محدود است. با وضعیت فعلی باتری‌های زیستی، تلفن‌های هوشمند به هزاران عدد از آنها نیاز دارند تا به طور موثر برق مصرف کنند. با این حال، با افزایش سرعت تحقیق و توسعه در انواع جدید باتری‌های زیستی و ترکیب باکتری‌های مختلف برای کمک به بهبود عملکرد باتری، خوش‌بینی در مورد توسعه باتری‌های زیستی موثر در دهه آینده وجود دارد.
با افزایش نگرانی‌ها در مورد نیاز به افزایش فعالیت‌های معدنی در سراسر جهان برای استخراج فلزات و مواد معدنی برای استفاده در صنعت انرژی‌های تجدیدپذیر – یک بار دیگر با تکیه بر منابع طبیعی محدود – متخصصان و محققان محیط‌زیست برای توسعه فناوری‌های کم کربن و سازگار با محیط‌زیست رقابت می‌کنند. سرمایه‌گذاری بیشتر در تحقیق و توسعه در گزینه‌های جدید انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری مرتبط می‌تواند به ما کمک کند تا از یک فاجعه بالقوه زیست‌محیطی اجتناب کنیم، همانطور که در گذشته با توسعه صنعت سوخت‌های فسیلی و اتکای بیش از حد به نفت، گاز و زغال‌سنگ دیده شد و باتری‌های زیستی می‌توانند گزینه پایداری را که برای تأمین انرژی آینده دستگاه‌های الکتریکی و حمل‌ونقل به آن نیاز داریم، ارائه دهند.
نويسنده: Felicity Bradstock
