最近，科羅拉多大學(xué)波爾得分校的工程師們成功開發(fā)了一種新型生物制造工藝，通過利用啤酒廢水中培養(yǎng)的生物有機(jī)物來生產(chǎn)制造電池電極所需的碳基材料。

啤酒廠和電池制造廠的獨特組合開創(chuàng)了一種全新的雙贏模式。一方面，啤酒廠可以省去處理廢水的巨額費用;另一方面，這為電池制造商提供了一種簡單可行的方法，利用可再生的自然衍生物來生產(chǎn)電池電極。

泰勒·哈金斯(Tyler Huggins)是科羅拉多大學(xué)波爾得分校的畢業(yè)生，他是這一研究的主要負(fù)責(zé)人。他說：“啤酒廠每生產(chǎn)1升啤酒，就會產(chǎn)生7升廢水。這些廢水不能直接傾倒，需要額外的凈化過程。”

將生物材料或生物質(zhì)(例如木材)轉(zhuǎn)化為碳基電池電極，已經(jīng)應(yīng)用于一些能源工業(yè)部門。但是，天然的生物質(zhì)因為其有限的產(chǎn)量，提取過程中的損耗和化學(xué)組分的限制，使得它非常昂貴并且難以優(yōu)化。

不過，科羅拉多大學(xué)波爾得分校的研究人員利用一種高效率的生物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)來生產(chǎn)這種原本結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成分獨特的生物質(zhì)。這一生物系統(tǒng)的核心是一種可以快速生長的真菌(粗糙鏈孢霉，Neurosporacrassa)，而培育這種真菌的富糖廢水正好來自同樣快速增長的科羅拉多產(chǎn)業(yè)---啤酒廠。

哈金斯說：“啤酒廠的廢水是我們實驗用真菌的完美繁殖場所，我們可謂樂享其成。”

通過在廢水中培養(yǎng)原料，研究人員從一開始就很好地控制了真菌繁衍的化學(xué)和物理過程。因此，他們成功創(chuàng)造了迄今為止最高效的由自然過程而產(chǎn)生的鋰離子電池電極，并且在生產(chǎn)過程中“順便”凈化了啤酒廠廢水。

有關(guān)這項研究的論文近日發(fā)表在了美國化學(xué)會《Applied Materials & Interfaces》期刊上。

如果這項研究的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，啤酒廠可以極大減少處理市政污水的費用，電池制造商也可以輕松獲得培育真菌所需的良好介質(zhì)。

科羅拉多大學(xué)波爾得分校的副教授任志勇(音譯Zhiyong Jason Ren)是該研究的共同作者，他說：“這項研究的新穎之處在于，成功地將之前自上而下的制備方法改變?yōu)槟壳白韵露系姆绞健Ｎ覀儚囊婚_始就設(shè)計并控制真菌的各種生物特性。”

哈金斯和該研究的另外一名共同作者賈斯汀·懷特利(Justin Whiteley)已經(jīng)為該技術(shù)申請了專利，并且成立了一家依托于科羅拉多大學(xué)、名叫Emergy的初創(chuàng)企業(yè)，以進(jìn)一步發(fā)展該技術(shù)。

哈金斯表示，這一生物系統(tǒng)具有大規(guī)模應(yīng)用的潛力，因為在整個過程中并沒有引進(jìn)新的設(shè)備或者材料。

研究人員和波爾德當(dāng)?shù)氐腁very Brewing啤酒廠建立了合作關(guān)系，希望開發(fā)該技術(shù)的試點項目。哈金斯和懷特利也于近日參加了美國能源部在芝加哥舉辦的創(chuàng)業(yè)孵化競賽。

任志勇表示，他將繼續(xù)這一研究，探索廢水中真菌快速生長的機(jī)理和性質(zhì)。他說：“這項研究代表了科羅拉多大學(xué)波爾得分校的企業(yè)家精神。我很高興看到學(xué)生們開發(fā)的這一革命性技術(shù)。能源存儲是科羅拉多州和美國的一大機(jī)會。”