- Transfer wiedzy i innowacje
Opublikowany:
Biopolimer ligniny występuje w dużych ilościach w drzewach. Zapewnia stabilność drewna drzew. Jeśli drewno to zostanie przetworzone na przykład na papier, interesująca jest tylko celulozowa część drewna. Lignina pozostaje – prawie połowa masy drzewa.Przemysł celulozowy gromadzi około 50 milionów ton ligniny na całym świecie każdego roku. Większość z nich jest po prostu spalana„, mówi Martin Oschatz z Uniwersytetu w Jenie. Jednak profesor chemii materiałów do zastosowań energetycznych podkreśla, że lignina jest zbyt cenna do tego celu.Podobnie jak celuloza i inne biopolimery, składa się z węglowodorowych bloków budulcowych, które można znacznie efektywniej wykorzystać w chemii.”
Dokładnie to planują teraz zrobić Oschatz i interdyscyplinarny zespół badawczy z Centrum Chemii Energetycznej i Środowiskowej (CEEC Jena), który ma siedzibę na Uniwersytecie. Ich nowy wspólny projekt „LignUp” ma na celu przekształcenie ligniny z produktu odpadowego w materiał nadający się do recyklingu. Projekt otrzyma prawie pięć milionów euro dofinansowania od Fundacji Carla Zeissa w ciągu najbliższych sześciu lat w ramach programu „CZS Breakthroughs”.
Krajowe surowce łączą kluczowe zasoby z biogospodarką
Naukowcy skupiają się w szczególności na wykorzystaniu ligniny jako materiału wyjściowego do tworzenia materiałów funkcjonalnych, które pomogą uczynić systemy magazynowania energii bardziej zrównoważonymi.Baterie zazwyczaj nadal zawierają krytyczne metale, takie jak lit, kobalt lub mangan, których wydobycie jest kosztowne, a zasoby są ograniczone”, mówi Oschatz. On i zespół „LignUp” chcą zatem poszukać nowych materiałów do baterii, które można produkować na bazie ligniny i które nie wymagają już tych metali. Ligninę można również wykorzystać do syntezy nowych rodzajów materiałów filtracyjnych, które mogą selektywnie oddzielać metale od roztworów wodnych. Pozwoliłoby to na odzyskiwanie metali krytycznych w zrównoważonych procesach recyklingu baterii lub ich ekstrakcję w sposób przyjazny dla środowiska w przetwórstwie rudy na bazie wody.
“Dla po raz pierwszy łączymy przemysłową biogospodarkę z technologią energetyczną w sposób międzybranżowy. Ze względu na swoją wszechstronną strukturę chemiczną lignina jest bardzo odpowiednim materiałem wyjściowym do takich innowacyjnych materiałów funkcjonalnych„, mówi chemik środowiskowy Michael Stelter, który wspólnie z Martinem Oschatzem kieruje zespołem „LignUp”. Ponadto lignina jest dostępna w dużych ilościach i stabilnej jakości jako krajowy surowiec, a zatem idealnie nadaje się również do wykorzystania przemysłowego na dużą skalę, kontynuuje Stelter. Nowy projekt zapoczątkuje również nowe, długoterminowe skupienie się na biogospodarce i materiałach energetycznych w CEEC Jena.
Lignina jako podstawa elektrod w systemach magazynowania energii
Materiały węglowo-aktywne uzyskane z ligniny mogłyby być na przykład używane jako materiały elektrodowe w kondensatorach magazynujących i bateriach sodowych, gdzie mogłyby zastąpić metale krytyczne. Te i inne zrównoważone systemy magazynowania energii, takie jak bezmetalowe baterie przepływowe redoks, od dawna stanowią przedmiot badań CEEC Jena, z którego rekrutowany jest również główny zespół projektu „LignUp”. Zewnętrzni badacze z Thuringian Innovation Centre for Recyclable Materials (ThIWERT) w Nordhausen i z University of Bayreuth również wnoszą swoją wiedzę specjalistyczną.
Materiały funkcjonalne na bazie ligniny do wzbogacania metali
Drugim filarem projektu jest wykorzystanie nowych źródeł metali krytycznych.Podejmowane są już próby oddzielania interesujących metali od wody morskiej lub specjalnych wód kopalnianych za pomocą membran lub materiałów adsorpcyjnych. W przyszłości nastąpią procesy recyklingu metali na bazie wody – na przykład z recyklingu baterii. Dlatego chcemy zbudować bibliotekę materiałów i opracować ścieżki syntezy, które można wykorzystać do dostosowywania nowych materiałów funkcjonalnych ze składników ligniny, które są lepiej dostosowane do ekstrakcji metali z wody.– mówi Martin Oschatz.
