Из борщевика можно изготовить батарейку

В условиях западных санкций, затронувших технологическую сферу, приходится задумываться о том, как разработать собственные инновации. Какое отношение имеют водоросли к старым мобильникам? А борщевик к изготовлению батареек? Сейчас поймёте.

Индий из утилизированных гаджетов

Инженеры из Пермского Политехнического института научились извлекать из отработавших аппаратов редкий металл — индий, который используется при изготовлении мониторов компьютеров и других гаджетов. Оксид индия в сплаве с серебром можно применять для производства астрономических зеркал и зеркал автомобильных фар.

Индий — легкоплавкий, мягкий металл серебристо-белого цвета. По внешнему виду он схож с цинком, по химическим свойствам — с алюминием и галлием.

Месторождений индия вы нигде не встретите. Его можно извлечь только во время добычи других металлов. В настоящее время известно менее 10 минералов, содержащих индий в более-менее заметных количествах.

В основном, индий содержится в виде изоморфной примеси в раннем высокожелезистом сфалерите, но там его концентрация не превышает десятых долей процента. Кроме того, его иногда получают из отходов и промежуточных продуктов производства цинка, а также свинца и олова.

Индий устойчив и не тускнеет в сухом воздухе при комнатной температуре, но при температуре выше 800 градусов по Цельсию горит фиолетово-синим пламенем с образованием оксида. Также он растворяется в

• серной,
• соляной,
• азотной,
• хлорной кислотах,

при нагревании реагирует с

• плавиковой и органическими кислотами (муравьиной, уксусной, щавелевой, лимонной),
• хлором,
• бромом,
• йодом,
• серой и диоксидом серы,
• селеном,
• теллуром,
• парами фосфора.

Эксперты предупреждают, что запасы индия могут иссякнуть уже в ближайшие десятилетия. Идей, чем можно заменить этот металл, пока нет. Но уральские специалисты считают, что извлекать индий можно из подлежащих утилизации телефонов и жидкокристаллических компьютерных мониторов.

Поглощающая хлорелла

Для начала политеховцы пошли на своего рода вандализм и измельчили в порошок экраны мобильных устройств и мониторы стационарных компьютеров, используя для этого шаровую мельницу. Далее они добавили к этому порошку серную кислоту, чтобы осуществить щелочную реакцию. Остались "пустяки" — выделить из получившегося раствора ионы индия.

Вот тут учёные применили нестандартный способ — высушенную биомассу микроскопических водорослей рода Chlorella. Дело в том, что обезвоженные клетки этих водорослей обладают пористой структурой оболочки и потому способны к пассивному поглощению элементов.

На последнем этапе этого процесса исследователи просто сожгли массу из водорослей, после чего остался один индий. Технология оказалась ещё и довольно экологичной, так как процесс переработки не приводит к выделению токсичных веществ.

Энергия из борщевика

Совсем недавно выяснилось, что и борщевик Сосновского, который обычно воспринимается как сорняк, да ещё оставляющий опасные ожоги, можно использовать в полезных целях: специалисты из МГУ и "Сколтеха" придумали изготавливать из него натрий-ионные батареи.

Цены на литий, который используется сейчас в большинстве батарей, неуклонно растут. Добывают его в ограниченном числе стран, а производство этого металла не слишком экологично. Натрий является неплохой альтернативой литию, но его можно использовать лишь в паре с другим материалом.

Твёрдый углерод, который используют для изготовления анодов натрий-ионных аккумуляторов, в принципе можно получать из любых органических материалов.

Подходящий для анодов материал должен обязательно обладать двумя важными ключевыми характеристиками:

1. Высокая кулоновская эффективность.
2. Определённая удельная ёмкость.

Чем выше первый показатель, тем меньше энергии будет тратиться на побочные процессы, которые ещё и ведут к износу батареи.

Первому параметру борщевик соответствует на 87%, по второму тоже вполне конкурентоспособен — 260 против 300 миллиАмпер в час для максимально подходящего сырья.

Как же происходит технологический процесс переработки борщевика?

Его подвергают так называемой прямой карбонизации.

• Сначала нагревают до 1300 градусов по Цельсию в бескислородной среде.
• Затем полученную биомассу промывают кислотами для того чтобы удалить металлические и прочие примеси, и повторяют процедуру нагрева.
• Далее помещают в наполненный водой закрытый реактор и там варят. На выходе получаются небольшого размера сферы, содержащие углерод.

Предполагается, что со временем натрий-ионные аккумуляторы смогут заменить более дорогие и неэкологичные литий-ионные накопители энергии, которые устанавливаются, к примеру, на солнечных и ветрогенераторах, и другом оборудовании, где компактность не играет существенной роли.