Ένα ζευγάρι μηχανικών ο Cengiz και η Mihri Ozkan, καθηγητές στο πανεπιστήμιο UC Riverside, αναζητώντας φυσικά υλικά, φιλικά προς το περιβάλλον που θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τον γραφίτη που χρησιμοποιείται σήμερα στις μπαταρίες ιόντων Λιθίου, σκέφτηκαν τα μανιτάρια.
Μια μπαταρία Λιθίου έχει ένα θετικό και ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο, την άνοδο και την κάθοδο, που κινούν τα φορτισμένα άτομα Λιθίου προς τις δύο κατευθύνσεις, απελευθερώντας ή αποθηκεύοντας ενέργεια ανάλογα με την κατεύθυνση.
Οι άνοδοι συνήθως γίνονται από συνθετικό γραφίτη, που έχει καλή απόδοση, αλλά είναι ακριβός και η επεξεργασία του γίνεται με σκληρά χημικά όπως το υδροφθορικό και το θειϊκό οξύ, ενώ παράγονται και επίκυνδυνα απόβλητα.
Για μια εναλλακτκή άνοδο, λοιπόν, οι ερευνητές πήραν λωρίδες φλοιού από τον πίλο των μανιταριών Πορτομπέλο (Agaricus bisporus) και τις θερμάνανε στους 900 °C, μετατρέποντάς τες σε νανολωρίδες άνθρακα. Από αυτή τη διαδικασία προκλήθηκε μια αντίδραση στο κάλιο και σε διάφορες άλλες οργανικές ενώσεις στο μανιτάρι, παρόμοια με αυτή που συμβαίνει και σε άλλα οργανικά υλικά όταν ανθρακοποιούνται παρουσία υπεροξειδίου του καλίου.
Το τελικό προϊόν της αντίδρασης ήταν μια νανολωρίδα με πόρους μεγέθους από λιγότερο από ένα νανόμετρο μέχρι δεκάδες νανόμετρα. Αυτοί οι πόροι βοηθούν στο να διατηρείται η δομική ακεραιότητα της λωρίδας καθώς συστέλλεται και διαστέλλεται όταν τα ιόντα Λιθίου περνούν από την άνοδο.
Τα τεστ που έγιναν έδειξαν ότι το μανιτάρι είχε μικρότερη χωρητικότητα (μιλιαμπερόρια ανά γραμμάριο, mAh/g) από τον γραφίτη. Αλλά δε φαίνεται να αποτελεί μειονέκτημα γιατί όσο χρησιμοποιείται αυξάνεται η χωρητικότητά του. Ακόμη, η μεγαλύτερη επιφάνειά του επιτρέπει να περνά περισσότερο ρεύμα. Και αυτό είναι μόνο η αρχή!
Άλλα υλικά που θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν είναι το κέλυφος των αυγών και των φιστικιών ή οι καλαμιές.
Οι ερευνητές ενδιαφέρονται να συνεργαστούν με κάποια εταιρεία κατασκευής μπαταριών για να βάλουν την ιδέα τους στην παραγωγή. Τέτοιες προσπάθειες είναι ένα μεγάλο βήμα για την πράσινη ανάπτυξη.
--
Πηγές:
η εικόνα των μανιταριών πορτομπέλο ανήκει στο: circusgardener.com
η εικόνα του διαγράμματος των αντιδράσεων ανήκει στο: ucrtoday.ucr.edu
- Campbell, B., Ionescu, R., Favors, Z., Ozkan, C. S., & Ozkan, M. (2015). Bio-Derived, Binderless, Hierarchically Porous Carbon Anodes for Li-ion Batteries. Scientific reports, 5.
