Hệ thống lưu trữ năng lượng hiện đại là một khối xây dựng quan trọng cho tương lai thân thiện với khí hậu. "Hiện đại" không chỉ có nghĩa là hiệu suất của chúng đáp ứng nhu cầu của một xã hội công nghệ cao, đồng thời, còn có nghĩa chúng có thể được sản xuất và tái chế một cách bền vững. Trong quá trình tìm kiếm các nguồn tài nguyên mới, đôi khi các nhà khoa học gặp phải những nguyên liệu thô thú vị, ví dụ như bã bia.
Các nhà khoa học đã sử dụng ngũ cốc đã qua sử dụng của nhà máy bia để tiến hành nghiên cứu. Họ thu được carbon, có thể được sử dụng làm điện cực trong pin và than hoạt tính làm vật liệu điện cực cho siêu tụ điện. Đối với các thí nghiệm, các nhà hóa học đã sử dụng bã bia từ Papiermühle, một khách sạn, nhà hàng và nhà máy bia ở Jena, Đức.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp trong đó họ sản xuất vật liệu carbon phù hợp cho ứng dụng lưu trữ. Trong trường hợp than hoạt tính, họ đã tối đa hóa diện tích bề mặt và tối ưu hóa kích thước lỗ rỗng của vật liệu. Khi được sử dụng làm điện cực trong siêu tụ điện, các cacbon này đảm bảo điện dung rất cao và có thể tạo ra thiết bị có mật độ năng lượng cao.
Giáo sư Andrea Balducci từ Đại học Jena giải thích về lựa chọn bã bia làm nguyên liệu: Trong vài năm nay, chúng tôi đã nghiên cứu sự phù hợp của các nguyên liệu sinh học thô khác nhau, tạo ra các vật liệu chứa carbon, từ đó phát triển các thiết bị lưu trữ năng lượng.
Chất thải của nhà máy bia đáp ứng các tiêu chí quan trọng cho việc này: về nguyên tắc, thành phần hóa học của nó rất phù hợp với các ứng dụng chúng tôi đang nhắm mục tiêu. Hơn nữa, các loại ngũ cốc đã qua sử dụng của nhà sản xuất bia luôn sẵn có với số lượng lớn. Ở Liên minh Châu Âu, khoảng 6,8 tỷ tấn được được sản xuất vào năm 2019, trong đó chỉ riêng ở Đức là 1,5 tỷ tấn.
Các nhà máy bia cũng được phân bổ rộng rãi trên khắp đất nước, điều này tức là bã bia luôn sẵn có, do đó không cần phải di chuyển xa để có được nguyên liệu thô này.
Giáo sư Balducci cho biết, mặc dù chất thải từ các nhà máy bia rất nhiều nhưng cho đến nay cộng đồng khoa học vẫn chưa chú ý đến chúng. Ví dụ, than hoạt tính cho siêu tụ điện hiện được sản xuất chủ yếu từ gáo dừa. Điều này có thể thay đổi trong tương lai, tuy nhiên, cần nhiều nghiên cứu hơn nữa.
Theo Balducci, loại chất thải này có thể là một lựa chọn thú vị để sản xuất vật liệu cho siêu tụ điện nếu một số yếu tố có thể được tối ưu hóa hơn nữa, chẳng hạn như chi phí hoặc thành phần hóa học của nguyên liệu thô. Nhóm nghiên cứu sẽ làm việc trong các dự án tiếp theo để hiểu rõ hơn về những ưu điểm và hạn chế của việc sử dụng vật liệu phong phú này, để chúng sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong sản xuất lưu trữ năng lượng bền vững.
Hải Hà