Los ingenieros de CU Boulder han desarrollado un innovador proceso de biofabricación que utiliza un organismo biológico cultivado en las aguas residuales de la cervecería para crear los materiales a base de carbono necesarios para fabricar células de almacenamiento de energía.
Esta combinación única de cervecerías y baterías podría crear una oportunidad beneficiosa para todos al reducir los costosos costos de tratamiento de aguas residuales para los fabricantes de cerveza y al mismo tiempo proporcionar a los fabricantes un medio más rentable de crear tecnologías renovables de celdas de combustible derivadas de forma natural.
"Las cervecerías usan aproximadamente siete barriles de agua por cada barril de cerveza producido", dijo Tyler Huggins, un estudiante graduado en el Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y de Arquitectura de CU Boulder y autor principal del nuevo estudio ". Y no puedensimplemente tírelo a la alcantarilla porque requiere filtración adicional "
El proceso de conversión de materiales biológicos, o biomasa, como la madera, en electrodos de batería a base de carbono se usa actualmente en algunos sectores de la industria energética. Pero, la biomasa natural está inherentemente limitada por su escasez, impacto durante la extracción y químicos intrínsecosmaquillaje, lo que lo hace costoso y difícil de optimizar.
Sin embargo, los investigadores de CU Boulder utilizan la eficiencia sin igual de los sistemas biológicos para producir estructuras sofisticadas y químicas únicas mediante el cultivo de un hongo de rápido crecimiento Neurospora crassa , en las aguas residuales ricas en azúcar producidas por una industria de Colorado de rápido crecimiento similar: las cervecerías.
"El agua residual es ideal para que nuestro hongo florezca, por lo que nos complace tomarla", dijo Huggins.
Al cultivar su materia prima en aguas residuales, los investigadores pudieron dictar mejor los procesos químicos y físicos del hongo desde el principio. De este modo, crearon uno de los electrodos de batería de iones de litio derivados de la naturaleza más eficientes conocidos hasta la fecha al limpiar las aguas residuales enel proceso.
Los hallazgos fueron publicados recientemente en la revista American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados .
Si el proceso se aplicara a gran escala, las cervecerías podrían reducir significativamente los costos de las aguas residuales municipales, mientras que los fabricantes obtendrían acceso a un medio de incubación rentable para componentes de tecnología avanzada de baterías.
"La novedad de nuestro proceso está cambiando el proceso de fabricación de arriba a abajo", dijo Zhiyong Jason Ren, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Arquitectónica de CU Boulder y coautor del nuevoestudio "Estamos biodiseñando los materiales desde el principio"
Huggins y el coautor del estudio, Justin Whiteley, también de CU Boulder, presentaron una patente sobre el proceso y crearon Emergy, una empresa con sede en Boulder destinada a comercializar la tecnología.
"Vemos un gran potencial para escalar porque no hay nada requerido en este proceso que no esté disponible", dijo Huggins.
Los investigadores se han asociado con Avery Brewing en Boulder para explorar un programa piloto más grande para la tecnología. Huggins y Whiteley compitieron recientemente en la final de una competencia de incubadora de inicio patrocinada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos en el Laboratorio Nacional Argonne en Chicago,Illinois.
La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación Naval y se produjo como resultado de una colaboración interdisciplinaria única entre el laboratorio de Ren en el Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y de Arquitectura de CU Boulder; el laboratorio del profesor Se-Hee Lee en el Departamento de Investigación de CU BoulderIngeniería Mecánica; y el laboratorio de Justin Biffinger en el Laboratorio de Investigación Naval en Washington, DC
"Esta investigación habla del espíritu emprendedor en CU Boulder", dijo Ren, quien planea continuar experimentando con los mecanismos y propiedades del crecimiento de hongos dentro de las aguas residuales. "Es genial ver a los estudiantes triunfar y crear lo que tiene el potencialser una tecnología transformadora. El almacenamiento de energía representa una gran oportunidad para el estado de Colorado y más allá "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Colorado en Boulder . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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