Мучнистый осадок из бурбона, переработанный в электроды для аккумуляторов.
Обычно смешивать бурбон с высоковольтным электричеством — не лучшая идея. Тем не менее, химики из Университета Кентукки обнаружили потенциально мощное применение одному из самых надоедливых — и распространённых — побочных продуктов виски. По словам команды, отходы ликёра можно переработать в суперконденсаторы, которые могут конкурировать с коммерчески доступными вариантами.
За каждой бутылкой бурбона стоят чаны с отходами. Большая часть этого нежелательного мусора — это барда — вязкая, мягкая смесь зёрен и кукурузы. И в Кентукки, где производится 95 процентов мирового бурбона, барды очень много.
«Из конечного объёма произведённого бурбона вы получаете в 6–10 раз больше барды в качестве отходов», — объяснил химик из Университета Кентукки Хосели Барриос Коссио в заявлении. «Так что это большая проблема».
Хотя с бардой часто торгуют фермеры в качестве корма для скота и для обогащения почвы, с ней сложно обращаться. Её трудно перевозить из-за водянистости, а сушка стоит непомерно дорого. Однако если бы были способы использования, которые оправдывали бы затраты на превращение барды в другие материалы, это могло бы предложить удобное и сравнительно экологически чистое решение для текущей проблемы. И именно этого Барриос Коссио и его коллеги и пытались добиться.
Команду особенно интересовала возможная интеграция барды в электроды для хранения энергии в суперконденсаторах, которые используются во всём: от бытовой электроники до автомобильных тормозных систем и коммунальных сетей. Предыдущие исследования показали, что другие сельскохозяйственные побочные продукты, такие как кукурузное волокно, можно превратить в аналогичные материалы, поэтому Барриос Кассио и его коллега-химик Марсело Гусман задались вопросом, можно ли то же самое проделать с бурбоновым зерновым мусором.
Чтобы проверить свою теорию, исследователи подвергли барду воздействию сильного тепла и давления в 10-литровом реакторе. В результате получился мелкий чёрный углеродный порошок, который затем нагрели до 392 градусов по Фаренгейту, чтобы получить графитоподобный твёрдый материал, называемый твёрдым углеродом. Они также смешали часть порошка с гидроксидом калия, прежде чем нагреть его до 1472 градусов для получения активированного угля. Первый материал отлично подходит для поглощения ионов лития и улучшения способности накапливать энергию, а второй содержит большое количество заряда благодаря своей просторной внутренней поверхности.
Как только у них появились материалы, полученные из барды, команда поэкспериментировала с созданием двухслойных конденсаторов с жидким электролитом, размещённым между активированными углеродными электродами размером с монету. Лабораторные испытания показали, что их изобретения не уступают коммерчески доступным электродам, накапливая до 48 ватт-часов на килограмм. Дальнейшие эксперименты также позволили создать гибридный суперконденсатор путём объединения активированных и твёрдых углеродных электродов. В этом случае суперконденсаторы из барды фактически превзошли существующие варианты примерно на 25 процентов.
«Для меня это было огромным открытием, что из этих отходов можно делать гибридные устройства», — сказал Барриос Коссио. «Гибридные устройства встречаются нечасто. Нечасто и непросто в изготовлении».
Ещё предстоит проделать большую работу по улучшению и оптимизации их конструкций, но химики считают, что их открытия вскоре могут стать коммерчески жизнеспособной альтернативой сегодняшним суперконденсаторам. Если ничего другого, то эта работа, безусловно, требует тоста.