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Recicláveis ​​de resíduos de madeira para armazenamento de energia e tecnologia ambiental

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Jul 3, 2024
Árvores colhidas em uma floresta perto de Stadtroda. A indústria florestal produz grandes q

Árvores colhidas em uma floresta perto de Stadtroda. A indústria florestal produz grandes quantidades de lignina, que os pesquisadores querem transformar de um produto residual em um material reciclável.
  • Transferência de Conhecimento e Inovação

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O biopolímero lignina é encontrado em grandes quantidades nas árvores. Ele garante que a madeira das árvores permaneça estável. Se essa madeira for processada em papel, por exemplo, apenas a parte de celulose da madeira é de interesse. A lignina permanece – quase metade da massa da árvore. “A indústria de celulose acumula cerca de 50 milhões de toneladas de lignina em todo o mundo a cada ano. A maior parte disso é simplesmente incineradadiz Martin Oschatz da Universidade de Jena. No entanto, o Professor de Química de Materiais para Aplicações de Energia enfatiza que a lignina é valiosa demais para isso. “Como a celulose e outros biopolímeros, consiste em blocos de construção de hidrocarbonetos que podem ser utilizados de forma muito mais eficaz na química.”

É exatamente isso que Oschatz e uma equipe de pesquisa interdisciplinar do Center for Energy and Environmental Chemistry (CEEC Jena), que fica na Universidade, estão planejando fazer agora. Seu novo projeto conjunto “LignUp” visa atualizar a lignina de um produto residual para um material reciclável. O projeto receberá quase cinco milhões de euros em financiamento da Carl Zeiss Foundation nos próximos seis anos como parte do programa “CZS Breakthroughs”.

Matéria-prima nacional conecta recursos críticos com bioeconomia

Especificamente, os pesquisadores estão se concentrando no uso da lignina como matéria-prima para materiais funcionais que ajudam a tornar os sistemas de armazenamento de energia mais sustentáveis.As baterias geralmente ainda contêm metais críticos, como lítio, cobalto ou manganês, que são caros de extrair e cujos recursos são limitadosdiz Oschatz. Ele e a equipe “LignUp” querem, portanto, procurar novos materiais de bateria que possam ser produzidos com base em lignina e que não exijam mais esses metais. A lignina também pode ser usada para sintetizar novos tipos de materiais de filtro que podem separar seletivamente metais de soluções aquosas. Isso permitiria que metais críticos fossem recuperados em processos sustentáveis ​​de reciclagem de baterias ou extraídos de forma ecologicamente correta no processamento de minério à base de água.

“Para pela primeira vez, estamos ligando a bioeconomia industrial com a tecnologia energética de uma forma intersetorial. Devido à sua estrutura química versátil, a lignina é um material de partida muito adequado para tais materiais funcionais inovadoresdiz o químico ambiental Michael Stelter, que lidera a equipe “LignUp” junto com Martin Oschatz. Além disso, a lignina está disponível em grandes quantidades e qualidade estável como matéria-prima doméstica e, portanto, também é ideal para utilização industrial em larga escala, continua Stelter. O novo projeto também dará início a um novo foco de longo prazo em bioeconomia e materiais energéticos na CEEC Jena.

Lignina como base para eletrodos em sistemas de armazenamento de energia

Materiais de carbono ativo obtidos da lignina poderiam, por exemplo, ser usados ​​como materiais de eletrodo em capacitores de armazenamento e baterias de sódio, onde poderiam substituir metais críticos. Esses e outros sistemas de armazenamento de energia sustentável, como baterias de fluxo redox sem metal, têm sido um foco de pesquisa do CEEC Jena há muito tempo, do qual a equipe principal do projeto “LignUp” também é recrutada. Pesquisadores externos do Thuringian Innovation Centre for Recyclable Materials (ThIWERT) em Nordhausen e da Universidade de Bayreuth também estão contribuindo com sua expertise.

Materiais funcionais à base de lignina para enriquecimento de metais

O segundo pilar do projeto é explorar novas fontes de metais essenciais.Tentativas já estão sendo feitas para separar metais interessantes da água do mar ou águas especiais de mineração usando membranas ou materiais de adsorção. No futuro, processos de reciclagem à base de água para metais seguirão – por exemplo, da reciclagem de baterias. Portanto, queremos construir uma biblioteca de materiais e desenvolver rotas de síntese que possam ser usadas para personalizar novos materiais funcionais a partir de componentes de lignina que sejam mais adequados para a extração de metais da água“, diz Martin Oschatz.

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