Инженеры CU Boulder разработали инновационный процесс биопроизводства, в котором используется биологический организм, выращенный в сточных водах пивоваренного завода, для создания материалов на основе углерода, необходимых для изготовления ячеек для хранения энергии.
Это уникальное сочетание пивоварен и аккумуляторов может создать беспроигрышную возможность, сократив дорогостоящие затраты на очистку сточных вод для производителей пива и предоставив производителям более рентабельные средства создания возобновляемых технологий топливных элементов природного происхождения.
«Пивоварни используют около семи баррелей воды на каждый баррель произведенного пива», - сказал Тайлер Хаггинс, аспирант кафедры гражданского, экологического и архитектурного проектирования Калифорнийского университета в Боулдере и ведущий автор нового исследования.«И они не могут просто сбросить его в канализацию, потому что он требует дополнительной фильтрации».
Процесс преобразования биологических материалов или биомассы, такой как древесина, в углеродные аккумуляторные электроды в настоящее время используется в некоторых секторах энергетики. Но естественная биомасса по своей природе ограничена ее дефицитом, воздействием во время экстракции и внутренним химическим составом, что делает ее дорогой и сложной для оптимизации.
Тем не менее, исследователи из Калифорнийского университета в Боулдере используют непревзойденную эффективность биологических систем для создания сложных структур и уникальных химических процессов путем культивирования быстрорастущего грибка Neurospora crassa в богатых сахаром сточных водах, производимых таким же быстрорастущим городом Колорадо. отрасль: пивоварни.
"Сточные воды идеально подходят для процветания нашего грибка, поэтому мы с удовольствием принимаем их", - сказал Хаггинс.
Культивируя сырье в сточных водах, исследователи с самого начала смогли лучше контролировать химические и физические процессы грибка. Таким образом, они создали один из самых эффективных электродов для литий-ионных аккумуляторов природного происхождения, известных на сегодняшний день, при очистке сточных вод в процессе.
Выводы были недавно опубликованы в журнале Американского химического общества Applied Materials & Interfaces.
Если бы этот процесс применялся в больших масштабах, пивоваренные заводы потенциально могли бы значительно сократить расходы на муниципальные сточные воды, а производители получили бы доступ к экономичной инкубационной среде для передовых компонентов аккумуляторной технологии.
«Новинка нашего процесса заключается в изменении производственного процесса сверху вниз на восходящий», - сказал Чжиюн Джейсон Рен, доцент кафедры гражданского, экологического и архитектурного проектирования Калифорнийского университета в Боулдере и соавтор. нового исследования. «Мы с самого начала занимаемся биодизайном материалов».
Хаггинс и соавтор исследования Джастин Уайтли, также из Калифорнийского университета в Боулдере, подали патент на процесс и создали Emergy, компанию в Боулдере, нацеленную на коммерциализацию технологии.
«Мы видим большой потенциал для масштабирования, потому что в этом процессе нет ничего, что еще не было бы доступно», - сказал Хаггинс.
Исследователи объединились с Avery Brewing в Боулдере, чтобы изучить более крупную пилотную программу для этой технологии. Хаггинс и Уайтли недавно участвовали в финале конкурса инкубаторов стартапов, спонсируемого Министерством энергетики США, в Аргоннской национальной лаборатории в Чикаго, штат Иллинойс.
Исследование финансировалось Управлением военно-морских исследований и стало результатом уникального междисциплинарного сотрудничества между лабораторией Рена в Департаменте гражданского, экологического и архитектурного проектирования CU Boulder; Лаборатория профессора Се-Хи Ли на факультете машиностроения CU Boulder; и лаборатория Джастина Биффингера в Военно-морской исследовательской лаборатории в Вашингтоне, округ Колумбия
«Это исследование говорит о духе предпринимательства в CU Boulder», - сказал Рен, который планирует продолжить эксперименты с механизмами и свойствами роста грибков в сточных водах.«Приятно видеть, что учащиеся преуспевают и создают то, что потенциально может стать революционной технологией. Хранение энергии представляет собой большие возможности для штата Колорадо и за его пределами».