A globális energetikai rendszer átalakulása égető szükségszerűség. Ma a lítium-ion akkumulátorok uralják a piacot, de gyártásuk hatalmas környezeti terheléssel jár: a lítium, kobalt és más ritkaföldfémek bányászata ökológiai és társadalmi problémák egész sorát veti fel.
Az elektromobilitás térnyerése, a megújuló energiaforrások
(szél, napenergia) ingadozó teljesítménye és a decentralizált energiatermelés
mind egyre hatékonyabb, nagyobb kapacitású, ugyanakkor környezetileg
fenntartható energiatárolási megoldásokat követelnek. Ebben a kontextusban
különösen figyelemre méltó a svájci ETH Zürich kutatóinak áttörése, akik
radikálisan új alapanyagot alkalmaznak az energiatárolásban: a
gombákat.
A gombaalapú szén különösen előnyös aktív anyag lehet az
akkumulátorok anódjai számára.
A jelenlegi grafit anódokkal szemben a gombából
származó szén előállítása jóval alacsonyabb hőmérsékleten történik (500–800 °C
vs. 2000–3000 °C), így az energiafelhasználás jelentősen csökkenthető.
Emellett
a biomassza-alapú szén sokkal jobban tolerálja a töltés során fellépő
térfogatváltozásokat is, ami hosszabb élettartamot eredményezhet.
A gombák alkalmazása különösen jól illeszkedik a körforgásos
gazdaság modelljébe. Ezek a szervezetek mezőgazdasági melléktermékeken,
faforgácson, szalmán is képesek fejlődni, így ipari szintű előállításuk
minimális földhasználattal és vegyszerhasználat nélkül megvalósítható. Az
eljárás során nem keletkeznek toxikus melléktermékek, és a teljes életciklus
végén az elektródák biológiailag lebomlanak, komposztálhatók.
Az ETH Zürich laboratóriumában előállított prototípusok
biztató teljesítményt mutatnak.
A gombaalapú szénanódok több mint 500
töltési-kisütési ciklus után is stabil kapacitást tartottak fenn, miközben
energiasűrűségük közelíti a jelenlegi kommersz grafit anódok szintjét.
Fontos hangsúlyozni azonban, hogy a teljes
akkumulátorrendszer fenntarthatósága szempontjából az anódcsere önmagában nem
elégséges. A lítium, kobalt, nikkel és egyéb kritikus anyagok lecserélése a
katódban szintén elengedhetetlen ahhoz, hogy igazán „zöld” akkumulátorról
beszélhessünk.
A gombaalapú technológia azonban jól kombinálható más, szintén
alternatív fejlesztésekkel, például nátrium-ion vagy
szilárdtest-akkumulátorokkal, amelyek már kevésbé függnek a nehezen
hozzáférhető ásványi nyersanyagoktól.
A gombaalapú akkumulátorok tömeggyártása még évekre van a
kereskedelmi bevezetéstől. A jelenlegi fejlesztések főként hordozható
elektronikai eszközök, IoT rendszerek, kisebb energiatárolók számára nyitnak
lehetőséget, ahol a hosszú élettartam, a gyors töltés és a környezetbarát
gyártás kiemelten fontos.