Dalam kejayaan saintifik yang akan menjadi iri George Washington Carver sendiri, saintis mungkin telah menggunakan penggunaan kacang yang paling bijak. Tetapi ini bukanlah legum yang popular yang Carver dijadikan makanan, pewarna dan kosmetik-mereka membungkus kacang tanah. Sebuah pasukan jurutera kimia di Universiti Purdue kini telah membangunkan cara menarik untuk menggunakan semula kacang pembungkusan untuk pembuatan anoda karbon, komponen bateri yang boleh dicas semula yang mengatasi bateri yang kompetitif di pasaran.
Pembungkusan kacang telah terbukti sangat membantu dalam memastikan kedatangan petak yang besar dengan berat tambahan yang diabaikan. Walau bagaimanapun, mereka adalah syaitan untuk melupuskan. Kerana mereka mengambil begitu banyak ruang dan mahal untuk pengangkutan, banyak kitar semula perkhidmatan kitar semula tidak lagi menerima kacang tanah. Akibatnya, hanya sebahagian kecil daripada kacang pembungkus yang dikitar semula dengan betul.
Baki yang tersisa akan dibuang di tempat pembuangan sampah di mana mereka boleh menimbulkan ancaman alam sekitar yang penting. Di samping mengambil pelbagai generasi untuk mengurai, kacang poliester (Styrofoam menjadi jenama biasa) berasaskan kacang mengandungi bahan kimia yang dipercayai karsinogenik. Sebagai tindak balas terhadap kritikan terhadap kesan alam sekitar yang berbahaya ini, pengeluar memperkenalkan kanji yang tidak berasas, berasaskan kacang tanah yang boleh terbiodegradasi. Walau bagaimanapun, para penyelidik di Purdue mendakwa bahawa "hijau" alternatif ini juga mungkin mengandungi bahan kimia yang berbahaya yang digunakan untuk "menyemarakkan" kacang-kacangan ini.
Vilas Pol, seorang profesor bersekutu di Sekolah Kejuruteraan Kimia Purdue dan pengarang utama kajian itu, berkata inspirasi untuk projek itu datang ketika memesan bahan untuk makmal penyelidikan bateri eksperimen baru. "Kami mendapat banyak peralatan dan bahan kimia yang terdapat dalam banyak kotak penuh dengan pembungkusan kacang, dan pada satu ketika saya menyedari bahawa semua kacang ini akan membazir, " kata Pol. "Kami mahu melakukan sesuatu yang baik untuk masyarakat dan alam sekitar."
Bateri litium-ion terutamanya terdiri daripada elektrod positif (katod) yang diperbuat daripada bahan berasaskan litium, elektrod negatif (anod) yang diperbuat daripada karbon, membran polimer yang memisahkannya dan bahan cecair elektrolit yang boleh dibawa melalui membran. Apabila caj bateri, ion litium positif bergerak dari katod positif ke anod negatif dan disimpan pada karbon. Sebaliknya, apabila bateri sedang digunakan, ion lithium mengalir ke arah yang bertentangan, menghasilkan elektrik.
Selepas analisis awal mendedahkan bahawa komponen utama pembungkusan kacang adalah karbon, hidrogen dan oksigen, pasukan berusaha untuk membangunkan satu proses yang boleh menggunakan karbon untuk menghasilkan anod untuk bateri lithium ion. Dengan pemanasan kacang tanah di bawah keadaan tertentu, pasukan itu dapat mengasingkan karbon, mengambil perhatian khusus untuk melupuskan oksigen dan hidrogen melalui pembentukan wap air, agar tidak menghasilkan produk sampingan yang berbahaya kepada alam sekitar. Pasukan kemudian menggunakan haba tambahan kepada karbon yang tersisa, membentuknya menjadi lembaran yang sangat nipis yang mampu berfungsi sebagai anod untuk bateri mereka.
Yang mengejutkan, bateri "upcycled" yang baru jauh melebihi jangkaan para saintis-menyimpan lebih banyak caj keseluruhan, sekitar 15 peratus, dan mengecas dengan lebih cepat daripada bateri lithium-ion lain yang boleh dibandingkan. Ternyata proses pembuatan unik pasukan secara tidak sengaja mengubah struktur karbon menjadi kelebihan mereka. Siasatan lanjut mendedahkan bahawa apabila air dikeluarkan dari kanji, ia menghasilkan liang dan rongga kecil-meningkatkan kawasan permukaan keseluruhan yang mampu menahan caj litium. Pol dan rakan-rakannya juga mendapati bahawa proses mereka meningkatkan jarak di antara atom karbon-memfasilitasi caj yang lebih pantas dengan membenarkan ion litium lebih cekap akses kepada setiap atom karbon. "Ia seperti anda mempunyai pintu yang lebih besar untuk litium untuk bergerak, " kata Pol. "Dan ruang yang lebih besar ini memacu litium untuk bergerak lebih cepat."
Sebagai tambahan kepada kesan alam sekitar yang positif terhadap penggunaan semula kacang tanah yang sekiranya tidak ada tempat sampah, pengasingan karbon tulen dari kacang memerlukan tenaga yang minimum (hanya 1, 100 darjah Fahrenheit). Sebaliknya, suhu yang diperlukan untuk menghasilkan karbon konvensional yang digunakan untuk anod bateri ialah antara 3, 600 darjah dan 4, 500 darjah Fahrenheit dan mengambil masa beberapa hari, menyatakan Pol.
Para penyelidik telah memohon paten untuk teknologi baru mereka, dengan harapan untuk membawanya ke pasaran dalam dua tahun akan datang, dan merancang untuk menyiasat penggunaan lain untuk karbon itu, juga. "Ini adalah proses yang sangat berskala, " kata Pol. Dan "bateri ini hanya satu daripada aplikasi. Karbon ada di mana-mana.
