يؤدي تزايد الطلب على الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية حاليا إلى زيادة الطلب على البطاريات التي تخزن الطاقة، ومع ذلك فإن البطاريات المستترة وراء هذه الحلول ليست مستدامة بحد ذاتها.
ولحل هذه المشكلة قام فريق بحثي من مركز ابتكار المواد في جامعة ميريلاند بإنشاء بطارية الزنك مع إلكتروليت قابل للتحلل الحيوي مستخرج من أصداف (قشور) سرطان البحر (السلطعون أو الكابوريا).
وفي ورقة بحثية نشرت بداية سبتمبر الجاري في دورية “ماتر” (Matter) أوضح العلماء أن بطارية الزنك المائية القابلة لإعادة الشحن واعدة لاحتياجات تخزين الطاقة.
وقال الباحث الأول في الدراسة ليانغبينج، وهو مدير مركز جامعة ميريلاند لابتكار المواد -في البيان الصحفي المنشور على موقع “يوريك ألرت” (Eurek Alert)- إنه “ينتج ويستهلك كميات هائلة من البطاريات، مما يزيد احتمال حدوث مشكلات بيئية، على سبيل المثال: فواصل البولي بروبلين والبولي كربونات التي تستخدم على نطاق واسع في بطاريات أيونات الليثيوم تستغرق مئات أو آلاف السنين لتتحلل وهذا ما يزيد العبء البيئي”.
ووفقا للدراسة، تتمتع البطارية بكفاءة في استخدام الطاقة بنسبة 99.7% بعد ألف دورة شحن، مما يجعلها خيارا قابلا للتطبيق لتخزين الطاقة الشمسية وتوربينات الرياح، والتي توفر الكهرباء المستدامة للجميع باستخدام الموارد الطبيعية لنقلها إلى شبكات محطات الطاقة الضخمة، فضلا عن أنها لن تترك وراءها أي منتجات ضارة بعد الاستخدام.
والبطاريات هي المصدر الأساسي للطاقة التي يعتبرها العالم أحد أكثر المصادر استدامة، خاصة أنها توفر طريقة بديلة لتشغيل معظم الأجهزة الآن.
في السابق، كانت السيارات تستخدم الوقود لتشغيل محركاتها وتوفير وسائل النقل للجميع، ولكن السيارات الكهربائية الآن تعتمد على بطارية لتوصيل الطاقة إلى نظام الدفع الخاص بها، وهو أمر ضروري لعملها.
وفي الوقت الحاضر يطور الباحثون طرقا لجعل البطاريات أكثر استدامة من ذي قبل، وزعم البحث الجديد أن بطارية كبريت الليثيوم توفر 3 أضعاف طاقة البطاريات القياسية المتاحة
وبحسب الدراسة، تعد البطارية القابلة للتحلل الحيوي تقنية واعدة خاصة لخلايا الطاقة منخفضة السعة التي يمكن استخدامها في أجهزة التحكم عن بعد والأجهزة الإلكترونية المحمولة وغيرها من المعدات التي تتطلب طاقة كهربائية.
وتستخدم هذه البطارية الجديدة -التي يمكن أن تخزن الطاقة من مصادر طاقة الرياح والطاقة الشمسية- مادة إلكتروليت هلامية مصنوعة من مادة بيولوجية تسمى الكيتوزان.
وتعتبر قشور سرطان البحر والروبيان وغيرها من القشريات التي تلقى عادة كفضلات طعام مصدرا وفيرا للكيتوزان، وهو منتج مشتق من الكيتين الذي يوجد في الكثير من المصادر الأخرى، مثل الجدران الخلوية للفطريات والهياكل الخارجية للقشريات التي يمكن الحصول عليها بسهولة من المصدر الأكثر وفرة، وهو نفايات المأكولات البحرية.
ويعني الإلكتروليت القابل للتحلل الحيوي أن حوالي ثلثي البطارية يمكن أن تتفكك بواسطة الميكروبات، ويتحلل الكيتوزان تماما في غضون 5 أشهر ويترك وراءه المكون المعدني (الزنك) بدلا من الرصاص أو الليثيوم الذي يمكن إعادة تدويره.
وبينما لا تزال جامعة ميريلاند تطور البطارية المعتمدة على قشور سرطان البحر للعالم فإنها تظهر وعودا كبيرة لمستقبل تطبيقاتها، ويهدف العلماء بعد ذلك إلى تصنيع المزيد من البطاريات الصديقة للبيئة.
ويأمل هو وفريقه مواصلة العمل في جعل البطاريات صديقة للبيئة بما في ذلك عملية التصنيع، ويقول في البيان الصحفي “في المستقبل، آمل أن تكون جميع المكونات في البطاريات قابلة للتحلل، وليس فقط المادة نفسها ولكن أيضا عملية تصنيع المواد الحيوية”.
