U znanstvenom otkriću na kojem bi zavidio i sam George Washington Carver, znanstvenici su se možda dosjetili dosad najsvečanije uporabe kikirikija. Ali ovo nisu popularne mahunarke koje je Carver oblikovao u hranu, boje i kozmetiku - pakiraju kikiriki. Tim kemijskih inženjera sa Sveučilišta Purdue razvio je fascinantan način ponovne upotrebe pakiranja kikirikija za proizvodnju ugljičnih anoda, komponente punjivih baterija koje nadmašuju konkurentne baterije na tržištu.
Pakiranje kikirikija pokazalo se nevjerojatno korisnim u osiguravanju sigurnog dolaska glomaznih paketa s zanemarivom dodatnom težinom. Međutim, oni su vrag zbrinuti. Budući da zauzimaju toliko prostora i skupe su za transport, mnoge usluge recikliranja uz oblaganje više ne prihvaćaju kikiriki. Kao rezultat, samo mali dio kikirikija za pakiranje pravilno se reciklira.
Preostala većina odlaže se na deponije gdje mogu predstavljati značajnu prijetnju okolišu. Uz to što razlaže više generacija da se raspadaju, kikiriki na bazi polistirena (stiropor koji je uobičajena marka) sadrži kemikalije za koje se vjeruje da su kancerogene. Kao odgovor na kritike tih štetnih utjecaja na okoliš, proizvođači su uveli neotrovni kikiriki na bazi škroba. Ipak, istraživači u Purdueu tvrde da ova „zelena“ alternativa može sadržavati i potencijalno opasne kemikalije koje se koriste za „nakupljanje“ ovih kikirikija.
Vilas Pol, izvanredni profesor u školi za kemijsko inženjerstvo u Purdueu i glavni autor studije, kaže da je njegova inspiracija za projekt došla prilikom naručivanja materijala za njegov novi eksperimentalni laboratorij za istraživanje baterija. "Nabavljali smo puno opreme i kemikalija sadržanih u mnogim kutijama, punim pakiranja kikirikija, i u jednom sam trenutku shvatio da će svi ti kikiriki propadati", kaže Pol. "Željeli smo učiniti nešto što je dobro za društvo i okoliš."
Litij-ionske baterije primarno se sastoje od pozitivne elektrode (katode) načinjene od litijeve tvari, negativne elektrode (anode) od ugljika, polimerne membrane koja ih razdvaja i tvari iz tekućine elektrolita koje mogu nositi naboj kroz membranu. Kad se baterija napuni, pozitivni litijevi ioni prelaze iz pozitivne katode u negativnu anodu i pohranjuju se na ugljik. Suprotno tome, kad se koristi baterija, litij-ioni teku u suprotnom smjeru stvarajući električnu energiju.
Nakon što je početna analiza otkrila da su primarne komponente pakiranja kikirikija ugljik, vodik i kisik, tim je pokušao razviti postupak kojim bi se ugljik mogao koristiti za stvaranje anode za litij-ionsku bateriju. Zagrijavanjem kikirikija pod specifičnim uvjetima, tim je uspio izolirati ugljik, posebno pazeći da odbaci kisik i vodik stvaranjem vodene pare, kako ne bi stvorio nusproizvod koji je bio opasan za okoliš. Tim je zatim dodao dodatnu toplinu na preostali ugljik, oblikujući ga u vrlo tanke listove koji mogu poslužiti kao anoda za njihovu bateriju.
Iznenađujuće, nova "upciklirana" baterija znatno je nadmašila očekivanja znanstvenika - pohranila je ukupni naboj, za oko 15 posto, i punila brže od ostalih usporedivih litij-ionskih baterija. Ispada da je tim jedinstvenim proizvodnim procesom nehotice izmijenio strukturu ugljika u svoju korist. Daljnja istraga otkrila je da kada se voda izbacila iz škroba, ona stvara male pore i šupljine - povećavajući ukupnu površinu sposobnu da drži naboj litija. Pol i njegovi kolege također su otkrili da je njihov proces povećao razmak između ugljikovih atoma - olakšavajući brži naboj omogućujući litijskim ionima efikasniji pristup svakom atomu ugljika. "Kao da imate veća vrata za litij kroz koji prolaze", kaže Pol. "A ovaj veći prostor motivira litij da se brže kreće."
Pored urođenog pozitivnog utjecaja na okoliš od ponovne upotrebe kikirikija koji bi inače gomilao odlagališta, izolacija čistog ugljika iz kikirikija zahtijeva minimalnu energiju (samo 1.100 stupnjeva Farenhajta). Suprotno tome, temperatura potrebna za proizvodnju konvencionalnog ugljika koji se koristi za anode akumulatora je između 3.600 stupnjeva i 4.500 stupnjeva Farenhajta i traje nekoliko dana, navodi Pol.
Istraživači su prijavili patent za svoju novu tehnologiju u nadi da će ga plasirati na tržište u sljedeće dvije godine, a planiraju i istražiti druge uporabe ugljika. "To je vrlo skalabilan proces, " kaže Pol. I „ove su baterije samo jedna od primjena. Ugljik je posvuda.
