Pretože vo svete dochádza lítium, na trh čakajú batérie priaznivejšie pre planétu. Používame lítium, základné kovy v nabíjateľných batériách. Niektorí odborníci odhadujú, že do roku 2035 už lítium nezostane a niektorí tvrdia, že už môže zmiznúť do štyroch rokov. Ktokoľvek so smartfónom, notebookom alebo elektromobilom. Bez lítia by museli byť stále pripojené k elektrickej sieti.
Nejde však iba o pohodlie. Lítium tiež hrá dôležitú úlohu pri skladovaní veternej a solárnej energie, čo je čoraz dôležitejšie odvetvie. Preto je svet uprostred revolúcie v batériách.
Ako uviedla Annela Anger-Kraavi, vedúca výskumná pracovníčka v oblasti politiky v oblasti zmeny podnebia z Estónska na Cambridgeskej univerzite a popredná odborníčka v Rámcovom dohovore OSN o zmene podnebia: „Svet, v ktorom dochádza lítium, je široko diskutovanou otázkou. Nemôžeme napredovať napríklad k veľkému využívaniu obnoviteľnej energie v doprave a priemysle, bez toho, aby sme vedeli, ako všetku túto energiu uložiť.“
Vedci tvrdo pracujú na celom svete, aby našli riešenia a nahradili tento vysoko hustý, ale mimoriadne ľahký kov. V Estónsku to má pred sebou profesor fyzikálnej chémie a vedúci chemického ústavu na Univerzite v Tartu Enn Lust. Od 90. rokov 20. storočia testuje schopnosti ukladania energie uhlíka.
V tom čase bol uhlík okrajovou látkou, ktorý sa používal hlavne ako podporný materiál pre zdroje energie. Ako uviedol Lust: „Uhlík sa stal neuveriteľne univerzálnym zdrojom energie,“ povedal Lust. V 90. rokoch sme netušili, že sa niečo také stane.“
Hľadal široko dostupnú a k životnému prostrediu vhodnú náhradu lítia. Preto bol na stôl položený uhlík. Je to všade! Zjavne dokáže oveľa viac ako výrobu ceruziek (grafit je formou uhlíka) alebo diamantov (tiež uhlík). Lust si myslí, že aj pre ňu našiel perfektný zdroj, hlboko v Estónsku.
Varenie pôdy
Estónci milujú svoje močiare, mokré škvrny terénu. A to natoľko, že počas výluky spôsobenej COVID-19 museli policajti rozptýliť davy z drevených chodníkov bažín. Je ťažké sa im vyhnúť, pretože takmer štvrtina krajiny je pokrytá mokraďami.
Uhlík je možné syntetizovať z mnohých materiálov, ako sú polyméry, cukry alebo biomasa, ale niektoré tvrdé uhlíky odvodené z biomasy sú obzvlášť účinné a na skladovanie lítia môžu dokonca konkurovať elektródovej matrici z prírodného grafitu. Ako zistili estónski vedci, tento magický uhlík sa môže skrývať v rašeline (vrstva rozpadnutého rastlinného materiálu v mokradiach).
Vo svojej štúdii publikovanej v Electrochemistry Communications v roku 2020 Lust a jeho tím dospeli k záveru, že uhlík z rašeliny „vykazoval pozoruhodnú bifunkčnú aktivitu“ a že je „mimoriadne sľubným kandidátom“ ako materiál na podporu katalyzátora na premenu chemickej energie na elektrinu a teplo.
V Estónsku sa každý rok vykope asi milión ton rašeliny obsahujúcej uhlík na záhradníctvo a kúrenie. Pod touto vrstvou sa nachádza staršia, vysoko rozložená vrstva rašeliny s ešte lepšou kvalitou na výrobu uhlíka, ktorá sa zvyčajne nepoužíva a hodí sa späť do vody.
Lust a jeho tím to chcú využiť a vysvetliť to v článku publikovanom v RSC Advances. Pudrujú a umyjú rašelinu, aby extrahovali všetky minerály. Látka sa potom vysuší a umiestni do pece s teplotou 300 až 400 stupňov Celzia. Po pridaní prírodných látok, ako je oxid sodný alebo chlorid zinočnatý, sa materiál vloží do ešte horúcejšej pece. Výsledkom je veľmi špeciálny uhlík, ktorý vedie elektrinu a na negatívnom konci batérie hromadí ióny sodíka ako elektrickú energiu.
Pre kladný terminál sa používa potrebný materiál bohatý na sodík, ako je komplexný oxid, a sodík sa extrahuje zo soli alebo zo slaných vôd, ktorých je na našej planéte tiež veľa. Táto zelená produkcia – kombinácia soli a biomasy – je taká silná, že môže konkurovať na svetovom trhu so uskladňovaním energie a paliva.
V tom čase bol uhlík okrajovou látkou, ktorý sa používal hlavne ako podporný materiál pre zdroje energie. Ako uviedol Lust: „Elektródy absorbujúce sodík, ktoré sme vyvinuli z estónskej rašeliny, sú rovnako energeticky husté ako v lítiových batériách.“
Lust a jeho tím (okrem iných Thomas Thomberg, Rasmus Palm, Tavo Romann a Alar Jänes) na Univerzite v Tartu postavili superkondenzátor (zariadenie na akumuláciu energie, ktoré sa trochu líši od batérie, ktorá sa nabíja za niekoľko sekúnd alebo minút), a teraz pracuje na batérie.
Ďalšie dobré správy! Takáto uhlíková batéria by mohla byť trikrát až päťkrát lacnejšia ako lítiová batéria. Lust verí, že zariadenia na ukladanie energie na báze uhlíka z rašeliny by mohli byť ideálne pre veľké stacionárne stavby, ako sú solárne polia a systémy na výrobu elektriny z veterných turbín.
Estónski vedci si tieto objavy patentovali vo Veľkej Británii a USA. Rôzne spoločnosti sa zaujímajú o to, čo robia vedci z chemického ústavu, ale malá továreň na výrobu batérií by si vyžadovala investície vo výške najmenej 50-miliónov EUR – čo je údaj, ktorý môže odradiť potenciálnych investorov.
Tím je zatiaľ stále v testovacej fáze – je to časovo náročný proces, aby sa zabezpečilo, že napríklad batérie neočakávane nevybuchnú. Naliehavo potrebujeme nové nápady, aké navrhuje Lust a jeho tím, pretože inak by sa mohlo stať, že sa do roku 2050 stane vyhľadávaná klimatická neutralita EÚ realitou?
Ako uviedla Anger-Kraavi, popredná odborníčka na politiku v oblasti zmeny podnebia: „Niektorí ľudia veria, že sa objavia správne technológie, ktoré vyriešia problém podnebia. Zatiaľ nemáme žiadne rozsiahle riešenia, a priznajme si, že sa neobjavia z ničoho nič.“
Pokračovala s tým, že nie všetky nápady fungujú mimo laboratórií. Väčšina nápadov zlyhá. „Vedci musia byť schopní otestovať svoje nápady. Musí im byť umožnené riskovať. Neúspech by mal byť prijatý a prijatý ako nevyhnutná súčasť tohto procesu.“
Uchádzať sa o granty EÚ na výskum a inovácie je časovo náročné a vysoko konkurenčné. Svet potrebuje nové riešenia a nápady, a tu sú estónski vedci, ktorí ponúknu riešenie bezprostredného problému zmiznutia lítia.
Dúfajme, že nezostane v laboratóriu, ale bude testovaný v reálnom živote, aby bolo možné vykonať zmenu.
Zdroj: https://sciencebusiness.net; https://www.ut.ee, zverejnené: 21. 5. 2021, autor: rpa
