สารในเปลือกกุ้ง-กระดองปู ใช้ผลิตแบตเตอรี่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้

ในขณะที่เทรนด์พลังงานสะอาดและยานยนต์ไฟฟ้ากำลังได้รับความสนใจจากทั่วโลก เพื่อเป็นส่วนหนึ่งของการร่วมกันลดการทำลายสิ่งแวดล้อมและก่อมลพิษ ซึ่งนำไปสู่ภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สิ่งหนึ่งที่ยังไม่ค่อยเป็นที่พูดถึงกันนักคือ “แบตเตอรี่”

ปัจจุบันทั่วโลกมีการใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานให้กับอุปกรณ์หลายชนิด ทั้งโทรศัพท์มือถือ เครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไปจนถึงยานยนต์ไฟฟ้า แต่แบตเตอรี่ที่ใช้เป็นชนิด “ลิเทียมไอออน (Lithium Ion)” ซึ่งเป็นภัยต่อสิ่งแวดล้อม

ภาวะโลกร้อน ทำให้ลูกเต่าทะเลในฟลอริดาฟักออกมาเป็นตัวเมียทุกตัว 4 ปีติด

การวิจัยใหม่ตีพิมพ์ในวารสาร Matter พบว่า สารที่พบในเปลือกกุ้งล็อบสเตอร์และกระดองปู สามารถนำมาใช้ผลิต “แบตเตอรี่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” ได้ โดยที่มีอายุการใช้งานนานกว่าแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนที่นิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบัน และเป็นมิตรกับโลกมากกว่าด้วย

หูเหลียงปิง ผู้อำนวยการศูนย์นวัตกรรมวัสดุแห่งมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ หัวหน้าการวิจัย กล่าวว่า ในขณะที่โลกเริ่มเปลี่ยนไปใช้พลังงานสีเขียวและยานยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่ที่ใช้ในเทคโนโลยีดังกล่าวก็ควรต้องเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมด้วย

เขากล่าวว่า “เราคิดว่า ทั้งเรื่องของความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุ (Biodegradability) หรือผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หรือประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ เหล่านี้มีความสำคัญต่อการพัฒนาแบตเตอรี่ที่จะนำไปจำหน่ายในเชิงพาณิชย์”

โดยสารเคมีที่ใช้ในแบตเตอรี่ยุคปัจจุบันอย่างลิเธียมไอออนนั้น อาจต้องใช้เวลาหลายร้อยหรือหลายพันปีในการย่อยสลาย สารเคมีเหล่านี้มักมีฤทธิ์กัดกร่อน เป็นภัยต่อสิ่งแวดล้อมหากไม่กำจัดให้ถูกวิธี และยังติดไฟได้ ในบางกรณี เคยเกิดเหตุแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนติดไฟบนเครื่องบิน หรือทำให้เกิดไฟไหม้ในพื้นที่ทิ้งขยะ

ทีมนักวิจัยมหาวิทยาลัยแมริแลนด์จึงได้พัฒนาแบตเตอรี่ที่เปลี่ยนสารในแบตเตอรี่จากตัวที่มีอันตรายมาเป็นสารจากกระกองปู-เปลือกกุ้ง ที่มีความสามารถในการจุพลังงานได้พอ ๆ กัน

สิ่งมีชีวิตกลุ่ม “ครัสเตเชียน (Crustacean)” เช่น ปู กุ้ง กุ้งล็อบสเตอร์ มีโครงร่างแข็งภายนอก (Exoskeleton) ที่ทำจากเซลล์ที่มี “ไคติน (Chitin)” ซึ่งเป็นสารกลุ่มคาร์โบไฮเดรตชนิดหนึ่งที่ทำให้เปลือกของสัตว์เหล่านี้แข็งและทนทาน สารอันมีค่านี้มีอยู่มากมายในธรรมชาติ แต่มักถูกทิ้งอย่างไร้ค่าโดยร้านอาหารและอุตสาหกรรมอาหาร

นักวิจัยได้ใช้กระบวนการทางเคมีและการเติมสารละลายกรดอะซิติกในน้ำ เพื่อสังเคราะห์ให้ไคตินกลายเป็นชั้นเจลที่เป็นสารอิเล็กโทรไลต์ หรือสารที่มีและเก็บประจุไฟฟ้าได้ เพื่อนำไปทำเป็นตัวจุพลังงานของแบตเตอรี่

ทีมวิจัยของหูเหลียนปิง ได้นำสารอิเล็กโทรไลต์จากไคตินนี้ไปรวมเข้ากับสังกะสี ซึ่งเป็นโลหะที่นิยมใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ที่มีราคาถูกและปลอดภัย และสามารถผลิตแบตเตอรี่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมขึ้นมาได้สำเร็จ

แบตเตอรี่สารเปลือกกุ้ง-กระดองปูนี้ สามารถประหยัดพลังงานได้ 99.7% แม้ใช้งานแบตเตอรี่ไปแล้ว 1,000 รอบหรือประมาณ 400 ชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าสามารถชาร์จและคายประจุได้อย่างรวดเร็วโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานอย่างมีนัยสำคัญ

แบตเตอรี่สารไคตินนี้ยังไม่ติดไฟ และ 2 ใน 3 ของแบตเตอรี่ที่ลองผลิตขึ้นมาก็สามารถสลายตัวได้ในดินตามธรรมชาติในเวลาเพียง 5 เดือน ส่วนสังกะสีที่เป็นอีกหนึ่งส่วนประกอบของแบตเตอรี่นั้นสามารถรีไซเคิลได้

ทีมวิจัยระบุว่า การออกแบบนี้อาจปูทางไปสู่การพัฒนาแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงและยั่งยืนซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ดียิ่งขึ้นต่อไปในอนาคต

 

เรียบเรียงจาก The Guardian

ภาพจาก AFP

บังเอิญหรือมีเงื่อนงำ? นักธุรกิจรัสเซียเสียชีวิตต่อเนื่อง

พายุลูกเห็บยักษ์ถล่มสเปน คร่าเด็ก 1 ขวบ เจ็บครึ่งร้อย