Des chercheurs découvrent une méthode potentielle pour convertir les déchets alimentaires en piles

Alimenté par la nourriture (déchets) : des chercheurs découvrent une méthode potentielle pour convertir les déchets alimentaires en piles

Cette recherche fera progresser l’utilisation des déchets agricoles générés dans les systèmes agricoles pour la production de carbone à valeur ajoutée et, en fin de compte, les dispositifs de stockage d’énergie. Crédit : Max Esterhuizen pour Virginia Tech.

Qu’ont en commun les trognons de pomme, les drêches et les coques de noix ? Ils pourraient un jour être utilisés pour alimenter un centre de données.

Alors que le monde cherche des moyens économiques et écologiques d’alimenter ces appareils, deux chercheurs de Virginia Tech étudient comment les déchets alimentaires et la biomasse associée peuvent être convertis en batteries rechargeables.

“Cette recherche pourrait être une pièce du puzzle pour résoudre les problèmes d’énergie durable pour les batteries rechargeables”, a déclaré le codirecteur du projet Haibo Huang, professeur agrégé au Département des sciences et technologies alimentaires du Collège d’agriculture et des sciences de la vie. “La demande pour ces batteries réutilisables a explosé et nous devons trouver un moyen de réduire les impacts environnementaux des batteries.”

La recherche est financée par une subvention de 450 000 $ sur trois ans du programme des sciences fondamentales et appliquées du département de l’Agriculture des États-Unis, avec le domaine prioritaire du biotraitement et de la bio-ingénierie. La subvention court jusqu’en avril 2023.

Sur la base des résultats préliminaires, les chercheurs ont découvert que le composant fibre dans les déchets alimentaires était la clé pour développer des matériaux de carbone avancés qui pourraient être utilisés comme anode de batterie, la borne négative d’une batterie.

“Notre approche unique consistant à utiliser des matériaux carbonés dérivés des déchets agricoles pour héberger des métaux alcalins, tels que le lithium et le sodium, apportera des avancées majeures dans le traitement des déchets agricoles et la technologie des batteries”, a déclaré Feng Lin, professeur agrégé au Département de chimie et de la chercheur principal du projet.

Cette recherche fera progresser l’utilisation des déchets agricoles générés dans les systèmes agricoles pour la production de carbone à valeur ajoutée et, en fin de compte, les dispositifs de stockage d’énergie.

L’équipe utilise des matières premières hautement ajustables, abondantes et rentables pour répondre aux besoins dans le domaine du stockage d’énergie. L’utilisation de matériaux carbonés dérivés de déchets comme hôte pour les anodes métalliques pourrait réduire considérablement l’utilisation de métaux alcalins par batterie.

La mise sous tension

Il n’y a pas si longtemps, Huang et Lin ont joué à un jeu de basket-ball lorsque l’idée les a frappés.

“Nous avons pensé pourquoi ne pas convertir les déchets alimentaires en matériaux de batterie en raison de la quantité de déchets alimentaires qu’il y a dans le monde”, a déclaré Huang. “La plupart de ces déchets sont mis aux ordures puis envoyés dans des décharges. Nous devons juste résoudre le problème de la batterie.”

Il y a une forte dépendance au graphite – une ressource limitée – pour fabriquer des anodes de batterie.

Les chercheurs ont d’abord testé différents types de déchets alimentaires pour voir s’ils pouvaient être utilisés pour fabriquer des batteries.

“En tant qu’ingénieur en transformation alimentaire, je peux modifier la composition des aliments”, a déclaré Huang. “Je pourrais retirer les protéines et les lipides, ainsi que certains minéraux, pour voir comment cela affecte les performances de la batterie.”

Les chercheurs ont découvert que lorsque certains composés étaient supprimés de l’équation, les composés essentiels de la cellulose, des hémicelluloses et de la lignine après traitement thermique pouvaient suffisamment fonctionner pour une batterie.

Une pomme par jour éloigne le chargeur

Au cours des deux dernières années du projet, les chercheurs testeront davantage les déchets alimentaires transformés en carbone, avec les commentaires du laboratoire pour optimiser la science de la batterie. L’étape finale sera une analyse économique sur la faisabilité de la mise en œuvre de cette technologie pour garantir l’utilisation lorsqu’elle sera mise sur le marché.

Les premières utilisations prévues de la technologie concernent des solutions de stockage d’énergie abordables pour les centres de données ou d’autres grandes installations de stockage d’énergie où la taille de la batterie n’est pas un facteur. Au fur et à mesure de leur progression, les chercheurs espèrent pouvoir transformer les déchets alimentaires en un carbone dépourvu des impuretés connues aujourd’hui.

“Nous avons l’opportunité de résoudre deux problèmes urgents dans deux secteurs différents”, a déclaré Huang. “Beaucoup d’énergie est déjà investie dans la production et le transport des aliments dans la chaîne d’approvisionnement alimentaire. Nous devons récupérer la valeur des déchets alimentaires. C’est l’opportunité parfaite, car la production de batteries recherche des matériaux différents du carbone traditionnel.”

Bien qu’ils ne résolvent peut-être pas encore le problème du remplacement des piles de la télécommande du téléviseur, l’équipe aide la technologie à se rapprocher de l’alimentation par les déchets alimentaires des appareils que les gens utilisent quotidiennement.

Ne sous-estimez pas le pouvoir des déchets de pommes, des drêches et des coquilles de noix.


L’anode infusée de nanotubes permet des batteries potassium-ion plus efficaces


Fourni par Virginia Tech

Citation: Des chercheurs découvrent une méthode potentielle pour convertir les déchets alimentaires en batteries (2021, 29 octobre) récupéré le 29 octobre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-10-potential-method-food-batteries.html

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