Az energiatárolás korunk és talán a jövő egyik legnagyobb horderejű kérdésköre. Jelenleg ennek legnagyobb szegmensét az akkumulátorok teszik ki. Ezekkel kapcsolatban – főként az egyre növekvő elektromobilitásnak köszönhetően – két komoly leküzdendő probléma adódik. Az egyik az ökolábnyom, a másik a töltés sebessége. Az autóiparban és a szórakoztató elektronikában is egyre inkább szükség van a környezettudatosabb megoldásokra. Az egyik ilyen módszer mögött egy finnországi központú vállalat, a StoraEnso áll, amelyet leginkább nálunk is kapható nyomtatópapírjaikról ismerünk, de alapvetően cellulóz, papír valamint erdészeti termékeket gyártanak.
Meglepő módon a Stora Ensonak az a célja, hogy a globális akkumulátorpiac igényeit kielégítse, például az autóipar számára megújuló alternatívák kifejlesztésével. A finnországi Sunila gyárukban jelenleg egy kísérleti üzemet építenek, amely megújuló, bioalapú szenet fog előállítani. A globális akkumulátorpiac az előrejelzések szerint öt éven belül megtízszereződik, főképp a növekvő e-mobilitásnak köszönhetően. A szintetikus grafit az akkumulátorokban általánosan használt anyag (amely nem megújuló), kiváltható a fából leválasztott lignin átalakításával a lítiumion-akkumulátorok szénalapú anódanyagává.
Itt most jöjjön egy kis tudományos háttér! A lignin bonyolult kémiai anyag, többnyire fából nyerik ki. A növények egyedfejlődése során a sejtfalban rakódik le, annak szilárdságát növeli. Ezt a folyamatot fásodásnak vagy lignifikációnakis nevezik. A kifejezés a latin lignum, fa szóból származik. A cellulóz után ez a második leggyakoribb szerves polimer a földön, a nem-fosszilis szerves szén mintegy 30 százaléka lignin formájában van jelen. A fák szárazanyag-tartalmának mintegy harmadát-negyedét teszi ki, megújuló és nem mérgező nyersanyag. A globális ligninkészlet hihetetlenül bőséges, hiszen a Földön a második legnagyobb mennyiségben termelődő szerves anyag (például a kukorica szárának lignintartalma elérheti a húsz százalékot), a jelenleg „kitermelt” ligninnek azonban mindössze körülbelül két százalékát használják fel az iparban, a többit egészen egyszerűen elégetik. A vegyületnek biopolimerként számos szokatlan tulajdonsága van, a többi között a határozott elsődleges szerkezet hiánya.A lignin, a másodlagos sejtfal egyik összetevője, ígéretes biomasszaforrásnak számít. Versenyképes árral rendelkezik, s ez széles körű felhasználást tehet lehetővé.
Egy, koreai kutatók által a Pub Med Centralon az év elején közzétett tanulmány részletesen bemutatta, hogy a lignin alapú anyagok hogyan alkalmazhatók az újratölthető akkumulátorok más összetevőinél is, beleértve a kötőanyagot, a szeparátort, az elektrolitot és a katódot. A lignin keményszénné alakításával a kutatóknak sikerült olyan olcsó, rendkívül hatékony anódot létrehozniuk, amelyet egyenesen „forradalomnak" neveznek az akkumulátortechnológiában. A fosszilis eredetű grafit jelenleg az uralkodó anódanyag szinte minden lítium-ion akkumulátorban – az okostelefonoktól kezdve a fényképezőgépeken át az elektromos járművekig és a drónokig mindenben használják.
A svéd–finn vegyesvállalatnak, Európa legnagyobb erdészeti cégének kísérleti üzeme a globális akkumulátorpiac növekvő keresletére kíván reagálni. A Stora Enso a száraz ligninből grafitpótló anyagot állít elő, egyebek között a fogyasztói elektronika és az autóipar igényeinek ellátására. Felfedezték, hogy a lignin a lítium-ion akkumulátorokban található grafit anódok biológiai alapú alternatívájává alakítható át. A lignint kemény szénné alakítják, ami amellett, hogy rendkívül költséghatékony, nem utolsósorban teljesítmény szempontjából is kiemelkedő értékeket mutat. Lauri Lehtonen, az új technológiáért felelős vezetőaz Independentnek elmondta: a grafit töltési határértékei 40-50 perc közt mozognak, amit drága szilíciummal fel lehet javítani 20 percre. Ehhez képest a lignin alapú anódok nyolc perces töltési időt is elérhetnek. A lignin anódok előállítása, vagyis lényegében termesztése – hiszen fákat kell ültetni hozzá – karbonnegatív tevékenység. Amorf szerkezete nem utolsósorban azt a tulajdonságot is hordozza, hogy az ionok minden irányból bejuthatnak, könnyebben, gyorsabban mozoghatnak, mint a kristályos grafitban. Ez pedig lényegében gyorsabb töltési és kisülési sebességet tesz lehetővé.
A vállalat folyamatosan fejleszt megoldásokat a fosszilis alapú anyagok megújuló anyagokkal való helyettesítésére, és befektet a fából készült innovációk fejlesztésébe.
– Folytatjuk hosszú távú innovációs munkánkat a fák átfogó hasznosítása és a fosszilis alapú anyagok megújuló anyagokkal való helyettesítése érdekében. Célunk, hogy a fosszilis alapú, ritka és drága anyagokat megújuló alternatívákkal helyettesítsük– mondta Lauri Lehtonen innovációs vezető.
A Sunila Millben jelenleg épülő kísérleti üzem a jövőbe való befektetés, ahol a fosszilis alapú anyagokat megújuló anyagokkal – fából készült anyagokkal – lehet helyettesíteni.
– Alternatívákat fejlesztünk a nem megújuló és szűkös nyersanyagokra. A Sunila Mill remek példa arra, hogyan fejlesztünk és forgalmazunk új, bioalapú termékeket. Hosszú ideje fektetünk be a ligninben rejlő teljes potenciál kihasználásába, és ez a fejlesztés most a Sunila egyedülálló kísérleti üzemében csúcsosodik ki”–fogalmazott Kari Nikunen, a Stora Enso Division Biomaterials kísérleti és bemutató üzemekért felelős igazgatója.
A Stora Enso 2015 óta állít elő iparilag lignint a Sunila malomban. Az éves termelési kapacitás 50 000 tonna, amivel a Stora Enso a világ legnagyobb ligningyártója.Mivel a papíriparnak szerintük meg vannak számlálva a napjai, a Stora Enso menekülő utat is lát a ligninalapú anódokban. A vállalat jelenleg a fosszilis alapú anyagokat helyettesítő fenntartható termékek kifejlesztésére összpontosít. Az erdészeti vállalat a közelmúltban szándéknyilatkozatot írt alá egy norvég energiatároló céggel, amellyel közösen az első olyan gyárát tervezi, amelynek célja az anódok kereskedelmi léptékű előállítása. Ez az üzem 2025-re készülhet el. Amikor megvalósul, a világon először gyárthatnának olyan akkumulátort, amelynek egyik kulcseleme szerves anyagból, fából származik.
– Úgy véljük, hogy a bőségesen rendelkezésre álló megújuló nyersanyag – azaz a fa – felhasználása kulcsfontosságú ahhoz, hogy fenntarthatóbb és megfizethetőbb alternatívákat találjunk a fosszilis vagy bányászott anyagok helyett, amelyekből a világon kevés van–összegezte mondandóját Lehtonen.
(A cikk eredetileg a Zöld Ipar Magazin 2022 decemberi számában jelent meg nyomtatásban.)
További hírek a kategóriából
