แบตเตอรี่จากเปลือกปู ไอเดียใหม่พลังงานทางเลือก

แค่ได้ยินว่าปูก็สามารถให้พลังงานได้เหมือนกันก็สงสัยกันใช่ไหมว่า ทำไมปูถึงสามารถแปลงมาเป็นแบตเตอรี่ได้ งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Matter ของสัปดาห์นี้เผยว่า นักวิจัยได้ทำการทดลองหาแหล่งพลังงานทดแทนลิเธียมและสามารถแบตเตอรี่ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และพบว่าสารที่พบในเปลือกสัตว์จำพวกครัสเตเชียน เช่น ปูและกุ้งล็อบสเตอร์ก็สามารถทำเป็นพลังงานแบตเตอรี่ได้เหมือนกัน งงอ่ะดิ ทำไมพวกมันถึงมีพลังงาน

ทุกวันนี้ การผลิตแบตเตอรี่ไฟฟ้า เรานิยมใช้ลิเธียม (เช่น แบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน) ในการนำมาเป็นส่วนประกอบของรถยนต์ไฟฟ้า แต่การที่จะได้ลิเธียมมาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ได้นั้น ทำให้เราต้องระเบิดภูเขาเป็นลูก ๆ หรือทำเหมืองเพื่อคนหาแร่และลิเธียม รวมไปถึงตะกั่ว เมื่อนำมาแปรรูปหรือแปลงเป็นแบตเตอรี่ ก็ไม่สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ และแน่นอนการทำแบบนี้ไม่ส่งผลดีต่อสิ่งแวดล้อม

ตามปกติแล้ว ส่วนสำคัญของวิธีการทำงานของแบตเตอรี่คือสารอิเล็กโทรไลต์ที่อยู่ระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองขั้วที่ปลายด้านใดด้านหนึ่ง ซึ่งช่วยให้ไอออนเคลื่อนที่ไปมาระหว่างขั้วที่มีประจุบวกและลบเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า แบตเตอรี่ทั่วไปต้องใช้ตะกั่วหรือลิเธียม) แต่แบตเตอรี่เหล่านี้มีปัญหามากมาย

ในทางกลับกันเราสร้างแบตเตอรี่จำนวนมากเพื่อลดการใช้พลังงานฟอสซิล แต่สารอิเล็กโทรไลต์แบบเดิม ๆ ก็ทำให้เกิดปัญหาใหม่ ๆ ขึ้นได้ และที่สำคัญ อิเล็กโทรไลต์ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ บางครั้งอาจระเบิดหรือทำให้เกิดไฟไหม้ได้

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง

• “แบตเตอรี่ทราย” ทรัพยากรธรรมชาติกู้โลก ราคาถูก เก็บพลังงานได้นานหลายเดือน

• นิคมอุตสาหกรรมเชิงนิเวศ ชู พลังงานสะอาดโซลาร์ลอยน้ำ ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน

• เยอรมนีเริ่มใช้ รถไฟพลังงานไฮโดรเจน ไม่ปล่อยควันเสีย เป็นมิตรสิ่งแวดล้อม

• จีนสร้าง ‘ทางรถไฟพลังงานแม่เหล็ก’ สายแรก จากแร่หายาก

• แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า EV ทั่วโลก จีนครองส่วนแบ่งทางการตลาดถึง 56%

ยิ่งทุกวันนี้ อุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้ากำลังเข้ามามีบทบาทในประเทศกำลังพัฒนาอย่างมาก ความต้องการแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นที่ต้องการในตลาดค่อนข้างมากทีเดียว แต่จะทำยังไงให้แบตเตอรี่สามารถให้พลังงานได้และสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพด้วย นี่จึงเป็นโจทย์ที่นักวิทย์คิดขึ้น และนำไปสู่การทดลองในสัตว์ทะเล หรือก็คือ แบตเตอรี่จากปูและกุ้ง

ปู กุ้ง มีวัสดุบางอย่างในเปลืองของมันที่เรียกว่า ไคติน ไคตินช่วยให้เปลือกของพวกมันแข็งแรง นอกจากนี้ยังสามารถทำเป็นอนุพันธ์ที่เรียกว่า ไคโตซานได้ด้วย ดังนั้น เพื่อหาสารอิเล็กโทรไลต์ใหม่เพื่อใช้เป็นพลังงานให้กับแบตเตอรี่ พวกเขาจึงนำสารดังกล่าวไปผสมกับสังกะสี ซึ่งผลการทดลองพบว่า พลังงานที่ค้นพบนั้นสามารถประหยัดพลังงานไปได้ถึง 400 ชั่วโมง สารที่หนาจากปูนี้จะสลายตัวในดินภายในระยะเวลาประมาณห้าเดือน ซึ่งแตกต่างจากอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่แบบเดิม โดยเหลือสังกะสีไว้ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

“ในอนาคต ฉันหวังว่าส่วนประกอบทั้งหมดในแบตเตอรี่จะย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ไม่เพียงแต่ตัววัสดุเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการผลิตวัสดุชีวภาพด้วย” Liangbing Hu ผู้อำนวยการศูนย์นวัตกรรมวัสดุแห่งมหาวิทยาลัยแมริแลนด์กล่าวในการแถลง

แต่งานวิจัยนี้ไม่ได้อยากให้คุณเชื่อทั้งหมดแบบที่พวกเขากล่าวมา เพราะมันยังอยู่ในกระบวนการทดลองอยู่ การทดสอบแพ็คพลังงานกุ้งก้ามกรามที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในห้องปฏิบัติการไม่ได้หมายความว่าปัญหาแบตเตอรี่สกปรกทั้งหมดของเราได้รับการแก้ไขแล้ว

“เมื่อคุณพัฒนาวัสดุใหม่สำหรับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ มีแนวโน้มว่าจะมีช่องว่างที่สำคัญระหว่างผลห้องปฏิบัติการที่มีแนวโน้มว่าจะเป็นและเทคโนโลยีที่พิสูจน์ได้และปรับขนาดได้” Graham Newton ศาสตราจารย์ด้านเคมีวัสดุแห่งมหาวิทยาลัยนอตติงแฮมซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าว

แต่อย่างน้อยพวกเขาก็คาดหวังกับมันมาก เพื่อให้ในอนาคตมันอาจจะกลายเป็นนวัตกรรมพลังงานทางเลือกให้กับคนรุ่นต่อไปได้พัฒนาต่อไป ซึ่งนี่คืองานท้าทายชิ้นใหม่ทางวิทยาศาสตร์พลังงาน

ที่มาข้อมูล

https://gizmodo.com/batteries-made-from-crabs-chitosan-1849490333

https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00414-3