Новая технология использует куриные перья для выработки экологически чистой электроэнергии
В отрасли, которую часто критикуют за воздействие на окружающую среду, появилось креативное решение для получения экологически чистой электроэнергии из неожиданного источника: куриных перьев.
Как правило, эти субпродукты составляют значительную часть отходов птицеводства: ежегодно в мире сжигается 40 млн. тонн. Такой способ утилизации не только увеличивает выбросы CO2, но и приводит к выделению вредных газов, в том числе сернистого газа, что делает его экологически вредным.
Однако совместная работа исследователей из ETH Zurich и Наньянского технологического университета Сингапура (NTU) обещает революционное перепрофилирование этих перьев, что может превратить существенную экологическую проблему в передовое энергетическое решение.
Инновация основана на глубоком понимании состава куриных перьев. Осознав, что перья на 90% состоят из кератина - белка, который также содержится в волосах человека и шерсти животных, исследователи разработали процесс извлечения этого белка и превращения его в сверхтонкие волокна, известные как амилоидные фибриллы.
Эти фибриллы имеют замечательное применение: они образуют мембрану топливного элемента - устройства, в котором водород и кислород соединяются для получения электричества, тепла и воды, что позволяет вырабатывать электроэнергию без выбросов CO2.
В отличие от традиционных методов, этот подход позволяет обойтись без использования токсичных "вечных химикатов" в мембранах топливных элементов. Эти традиционные материалы представляют значительную опасность для окружающей среды и здоровья людей из-за своей небиоразлагаемости и высокой стоимости.
Топливные элементы функционируют благодаря тонкому балансу химических реакций, в основе которых лежит полупроницаемая мембрана. Важнейшая задача этой мембраны - пропускать протоны и блокировать электроны, тем самым направляя их во внешнюю цепь и создавая электрический ток.
Мембрана на основе кератина, созданная из переработанных отходов, является не только более экологичным вариантом, но и значительно дешевле. Лабораторные демонстрации показали, что новые мембраны в три раза дешевле традиционных аналогов, представляя собой экономически привлекательную альтернативу.
Профессор Раффаэле Меззенга (Raffaele Mezzenga), один из ведущих специалистов ETH Zurich, объясняет глубокие экологические последствия полученных результатов. Он сказал: "Наша последняя разработка замыкает цикл: мы берем вещество, которое при сгорании выделяет CO2 и токсичные газы, и используем его в других условиях. Наша новая технология не только заменяет токсичные вещества, но и предотвращает выделение CO2, уменьшая общий углеродный след".
Несмотря на перспективность водорода как экологически чистого источника энергии, его широкое внедрение сталкивается с серьезными препятствиями. Одной из основных проблем является нехватка водорода в природе, что требует энергоемких производственных процессов.
В этом случае новые кератиновые мембраны вновь демонстрируют свой потенциал. Уникальные свойства мембраны позволяют использовать ее для электролиза воды - процесса разделения воды на кислород и водород с помощью электрического тока. В то время как традиционные методы электролиза требуют применения определенных добавок для повышения электропроводности воды, мембрана на основе кератина обеспечивает эффективное расщепление воды даже в чистой воде, исключая необходимость применения этих потенциально вредных добавок.
Несмотря на многообещающие результаты, необходимо провести дальнейшие исследования для определения долгосрочной стабильности и долговечности кератиновых мембран в реальных условиях применения. Решение этих и других технических проблем имеет решающее значение для перехода от успешных лабораторных исследований к полномасштабному коммерческому использованию.
Учитывая потенциальную глобальную значимость своего открытия, команда подала совместный патент на технологию мембран на основе кератина. Они активно ищут партнеров среди инвесторов и дальновидных компаний, готовых присоединиться к их усилиям по созданию экологически чистой и устойчивой энергетики будущего. Это сотрудничество будет иметь большое значение для совершенствования технологии, расширения производства и, в конечном счете, вывода на рынок этих инновационных топливных элементов.
Превращая отходы птицеводства в новые возможности, исследователи не просто предлагают более устойчивую форму производства энергии, они переосмысливают глобальное управление ресурсами и закладывают основу для более устойчивого промышленного будущего.
Полный текст исследования опубликован Американским химическим обществом.
