Τα αποφάγια από τα γεύματα καβουριών ανά τον κόσμο ενδέχεται να αποκτήσουν μια εντελώς απρόσμενη χρήση στο μέλλον, καθώς επιστήμονες ανακάλυψαν έναν ηλεκτρολύτη που μπορεί να αξιοποιηθεί για την κατασκευή μπαταριών.

Ως γνωστόν, η κατασκευή μπαταριών ιόντων-λιθίου είναι εξαιρετικά επιβλαβής για το περιβάλλον, όχι μόνο λόγω της εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα που αυτή απαιτεί, αλλά και επειδή τα συστατικά τους δεν είναι βιοδιασπώμενα.

Τα καλά νέα είναι ότι διεξάγονται εκτεταμένες ερευνητικές προσπάθειες για να εντοπίσουν λιγότερο ρυπογόνες λύσεις, και πρόσφατα οι επιστήμονες εντόπισαν μία στο κέλυφος των καβουριών.

Ο Liangbing Hu είναι ένας από τους επιστήμονες αυτούς. Πρόκειται για τον διευθυντή του Κέντρου Καινοτομίας Υλικών του Πανεπιστημίου του Maryland στις ΗΠΑ. «Τεράστιες ποσότητες μπαταριών παράγονται και καταναλώνονται, αυξάνοντας την πιθανότητα περιβαλλοντικών προβλημάτων», είπε ο Hu. «Για παράδειγμα, το πολυπροπυλένιο και οι πολυανθρακικοί αποστάτες, που ευρέως χρησιμοποιούνται στις μπαταρίες ιόντων-λιθίου, χρειάζονται εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια για να διασπαστούν, και αυτό προσθέτει περιβαλλοντικά βάρη».

Πέραν των επιβαρύνσεων στο περιβάλλον, η κατασκευή των μπαταριών ιόντων-λιθίου συνδέεται και με άλλα σοβαρά προβλήματα - όπως την κατάφορη παραβίαση των ανθρωπίνων δικαιωμάτων των εργαζόμενων σε μέρη του κόσμου που συλλέγονται οι πρώτες ύλες των μπαταριών, για παράδειγμα το κοβάλτιο.

Και οι μπαταρίες ιόντων-λιθίου είναι παντού - το πιθανότερο, μάλιστα, είναι να κρατάτε αυτή τη στιγμή μία στο χέρι σας. Βρίσκονται ακόμα και σε οικολογικές εγκατάστασεις, όπως τις αιολικές ή τις ηλιακές, για την αποθήκευση της ενέργειας που συλλέγεται - καθιστώντας τις λιγότερο οικολογικές, κατά συνέπεια.

Ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο με μπαταρίες ιόντων-λιθίου, που χρησιμοποιούνται αποκλειστικά προς το παρόν, δεν είναι λοιπόν όσο περιβαλλοντικά αθώο δείχνει. Η λύση είναι η εξέλιξη μπαταριών με βιωδιασπώμενα και βιώσιμα υλικά, και η κατασκευή τους με λιγότερο ρυπογόνα μέσα παραγωγής. Πρόκειται για ένα πολύ δύσκολο εγχείρημα, και μια τεράστια περιβαλλοντική πρόκληση.

Όμως, η έρευνα της ομάδας του Hu που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Matter είναι ένα από τα πρώτα βήματα προς αυτή την κατεύθυνση. Κάνει λόγο για την κατασκευή μπαταριών με πρώτη ύλη το κέφυλος του καβουριού. Πώς, όμως, συμβαίνει αυτό;

Ας πούμε ότι έχετε μια συσκευή που παίρνει μπαταρίες - όπως ένα τηλεκοντρόλ. Θυμάστε ότι η τοποθέτηση των μπαταριών έχει ένα σύμβολο συν '+' και ένα πλην '-'. Αυτό οφείλεται στο ότι οι μπαταρίες δουλεύουν χρησιμοποιώντας ηλεκτρολύτες για να διαχέουν τα φορτισμένα μόρια, τα ιόντα, εμπρός-πίσω ανάμεσα στον θετικό και τον αρνητικό δέκτη.

Οι ηλεκτρολύτες για αυτή τη λειτουργία αποτελούνται συνήθως από εύφλεκτα χημικά υλικά. Χημικά που δεν βιοδιασπώνται για χιλιάδες χρόνια. Έτσι, οι επιστήμονες του Hu αναζήτησαν μια διαφορετική, βιώσιμη πρώτη ύλη για τους ηλεκτρολύτες, και εντόπισαν τη χιτοζάνη. Η χιτοζάνη είναι πλήρως βιοδιασπώμενη.

Ο Hu εξηγεί: «Η χιτοζάνη είναι παράγωγο της χιτίνης. Η χιτίνη εμπεριέχεται σε πρώτες ύλες όπως τα τοιχώματα των μυκητών, στους εξωσκελετούς των καρκινοειδών και στα καλαμάρια». Όμως, η πιο άφθονη πηγή χιτοζάνης είναι οι εξωσκελετοί των καρκινοειδών, λέει ο Hu.

Όπως οι ουρές των γαρίδων και τα κελύφη των αστακών και των καβουριών. Όλες αυτές οι πηγές χιτοζάνης βρίσκονται σε τόνους απορριμάτων καθημερινά ανά τον κόσμο. «Μπορείτε να τις βρείτε ακόμα και στο τραπέζι σας», λέει χαρακτηριστικά ο Hu.

Η έρευνα των επιστημόνων στο Maryland λύνει δύο προβλήματα ταυτόχρονα. Σύμφωνα με έρευνα που διεξήχθη το 2015, κάθε χρόνο «παράγονται» 6 έως 8 εκατομμύρια τόνοι απορριμάτων από καβούρια, γαρίδες και αστακούς παγκοσμίως. Καθότι το βρώσιμο τμήμα ενός αστακού ή ενός καβουριού δεν ξεπερνά το 40% της συνολικής μάζας του.

Τα απορρίματα αυτά καταλήγουν είτε σε κάποια χωματερή είτε στον ωκεανό, και πέραν της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης, η διαδικασία απόρριψης κοστίζει περίπου 100 δολάρια ανά τόνο. Συνεπώς, τα οφέλη αξιοποίησης των απορριμάτων αυτών από την κατανάλωση οστραοειδών για την παραγωγή ηλεκτρολυτών για μπαταρίες είναι πολλαπλά.

Τα αποτελέσματα της έρευνας της ομάδας του Hu έδειξαν ότι η χιτοζάνη για την κατασκευή των πρωτοτύπων μπαταριών βιοδιασπάστηκε εξ ολοκλήρου μέσα σε πέντε μήνες, αφήνοντας μόνο ίχνη ψευδάργυρου. Ο ψευδάργυρος είναι ανακυκλώσιμος. Αντίθετα, οι κοινές μπαταρίες αφήνουν σωματίδια μολύβδου και φυσικά λίθιο, που δεν είναι βιωδιασπώμενα.

Υπάρχει κι ένα ακόμη όφελος, ωστόσο. Η πρωτότυπη μπαταρία της ομάδας του Hu έδειξε ενεργειακή αποδοτικότητα της τάξης του 99,7% μετά από 1.000 κύκλους φόρτισης. Αυτό σημαίνει ότι είναι μια βιώσιμη επιλογή για την αποθήκευση αιολικής ή ηλιακής ενέργειας στο δίκτυο, με αποδοτικότητα που δεν επιτυγχάνουν οι υπάρχουσες μπαταρίες.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Maryland, εν κατακλείδι, φτάνουν στο συμπέρασμα ότι οι ηλεκτρολύτες που προέρχονται από τα κελύφη των αστακών, γαριδών και καβουριών μπορεί να είναι το κομμάτι που λείπει από την εξέλιξη των βιώσιμων μπαταριών.

Συγκεκριμένα, ο Hu λέει ότι με την χρήση χιτοζάνης ως ηλεκτρολύτη τα δύο τρίτα των μπαταριών θα μπορούν να είναι βιοδιασπώμενα, και τώρα η πρόκληση είναι το ένα τρίτο που υπολείπεται. «Ελπίζω στο μέλλον όλα τα συστατικά των μπαταριών να είναι βιοδιασπώμενα - και όχι μόνο αυτά, αλλά και τα υλικά της διαδικασίας παραγωγής βιοϋλικών», υποστηρίζει.

Διαβάστε επίσης