อีกขั้นของพลังงาน เมื่อแกลบทำให้ความจุแบตเตอรี่เพิ่มเป็น 2 เท่า

แกลบ หรือ เปลือกข้าว จัดเป็นส่วนเหลือทิ้งของเมล็ดข้าวที่ตกค้างภายหลังจากผ่านกระบวนการสีข้าว ในทางหนึ่งนี่จึงเป็นขยะเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตอาหาร สำหรับประเทศไทยที่รับประทานข้าวเป็นอาหารหลัก แกลบข้าวจึงจัดเป็นอีกชนิดขยะที่มีปริมาณมหาศาล

 

แต่จะเป็นอย่างไรถ้าแกลบข้าวที่เคยเป็นส่วนเหลือทิ้งจะถูกนำไปใช้งานในฐานะส่วนประกอบแบตเตอรี่

 

 

เมื่อแกลบกำลังจะถูกใช้ในการผลิตแบตเตอรี่

 

ผลงานนี้เป็นของทีมวิจัยจาก University of Michigan กับแนวคิดในการใช้ประโยชน์จากแกลบข้าวในการเป็นส่วนผสมของแบตเตอรี่ โดยการนำแกลบที่ได้จากการสีข้าวมาผ่านการแปรรูปให้กลายเป็นคาร์บอน นำมาใช้เป็นขั้วแบตเตอรี่แทนกราไฟต์ ช่วยให้แบตเตอรี่มีความจุพลังงานสูงกว่าเดิมถึง 2 เท่า

 

วัสดุที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่อย่างกราไฟท์ คือธาตุคาร์บอนที่รวมตัวและอยู่ในสถานะของแข็ง ถูกใช้ในการสร้างขั้วลบของแบตเตอรี่อย่างแอโนด ด้วยพื้นฐานทางคุณสมบัติวัสดุที่มีคุณสมบัตินำไฟฟ้า ทนทานความร้อน น้ำหนักเบา ทนทานต่อปฏิกิริยาเคมี และมีราคาไม่สูง กราไฟต์จึงเป็นชิ้นส่วนยอดนิยมในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

 

ด้วยเหตุนี้ทางทีมวิจัยจึงได้นำแกลบข้าวมาแปรรูป อาศัยสารเคมีร่วมกับความร้อนสูงราว 800 องศาเซลเซียส กระบวนการนี้จะช่วยในการแยกสารประกอบจากแกลบข้าวให้กลายเป็น ซิลิกา และ คาร์บอน โดยคาร์บอนที่ได้จะถูกนำไปใช้ประโยชน์เป็นส่วนประกอบแบตเตอรี่ต่อไป

 

เมื่อนำคาร์บอนที่ได้จากการสกัดมาทดสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้าเคมีพบว่า คาร์บอนที่ได้จากกระบวนการนี้มีความจุในการจัดเก็บประจุไฟฟ้าสูงมาก ในปริมาณ 1 กรัม กราไฟท์มีความจุอยู่ที่ 370 มิลลแอมแปร์, คาร์บอนพาณิชย์อยู่ที่ 500 มิลลิแอมแปร์ ในขณะที่คาร์บอนจากแกลบมีความจุสูงถึง 750 มิลลิแอมแปร์ เยอะกว่ากราไฟท์ที่ใช้งานทั่วไปถึง 2 เท่า

 

คาร์บอนที่ได้นี้จึงเป็นประโยชน์ต่อการใช้งานแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าและพลังงานหมุนเวียนเป็นอย่างยิ่ง

 

 

สู่อนาคตแบตเตอรี่ไฟฟ้าที่ยั่งยืน

 

สำหรับท่านที่คุ้นเคยกับแกลบอาจรู้สึกว่าเราไม่จำเป็นต้องนำไปใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ เมื่ออันที่จริงแนวทางการใช้งานแกลบมีหลากหลายรูปแบบ โดยเฉพาะประเทศไทยที่เป็นผู้ผลิตและส่งออกข้าวสู่ตลาดโลก แกลบข้าวถูกไปแปรรูปและใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย

 

อย่างไรก็ตามการนำแกลบมาใช้เป็นส่วนประกอบของแบตเตอรี่นับว่าน่าสนใจ ไม่เพียงแก้ปัญหาขยะแต่จะช่วยส่งเสริมการผลิตแบตเตอรี่ในประเทศ ซึ่งจะส่งผลดีต่ออุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า ทั้งยังเป็นการเพิ่มความมั่นคงทางพลังงาน เพื่อผลักดันการใช้พลังงานหมุนเวียนอีกด้วย

 

การนำแกลบมาใช้ในการผลิตแบตเตอรี่จะช่วยลดความต้องการนำเข้ากราไฟท์จากต่างประเทศ เป็นการสร้างความมั่นคงทางพลังงานและแบตเตอรี่ เพื่อตอบสนองกการขยายตัวในการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน รวมถึงแบตเตอรี่ชนิดอื่นที่ต้องยังต้องอาศัยกราไฟท์เป็นส่วนประกอบในอนาคต

 

จุดเด่นอีกข้อของคาร์บอนจากแกลบคือ ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากกรรมวิธีผลิตอาศัยกระบวนการทางเคมีและอุณหภูมิราว 800 องศาเซลเซียส ขณะที่ขั้นตอนถลุงกราไฟท์ตามปกติต้องอาศัยความร้อนสูงถึง 2,000 – 3,000 องศาเซลเซียส กระบวนการผลิตจึงมีอัตราการสิ้นเปลืองพลังงานน้อยกว่ากันมาก

 

นอกจากนี้ซิลิกาที่เกิดขึ้นจากขั้นตอนการแยกสารประกอบในการผลิตคาร์บอน ก็เป็นซิลิกอนที่มีความบริสุทธิ์สูงนำไปใช้งานได้หลากหลาย ตั้งแต่งานแก้ว, เซรามิก, ฉนวนกันความร้อน, ผสมเข้ากับคอนกรีต, หน้าจอสมาร์ทโฟน ไปจนเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งเป็นการนำแกลบข้าวมาใช้ประโยชน์ได้อีกทาง

 

นี่จึงเป็นแนวทางสำหรับการนำวัสดุเหลือทิ้งมาใช้งานให้เกิดความยั่งยืนอย่างแท้จริง

 

 

 

 

ปัจจุบันแนวคิดในการผลิตคาร์บอนจากแกลบยังอยู่ในระหว่างการค้นคว้าวิจัย ต้องอาศัยระยะเวลาในการพัฒนาเพิ่มเติม ขณะที่ประเทศไทยก็มีแนวทางใช้งานแกลบหลากหลายรูปแบบ เช่น ใช้บำรุงดินในภาคการเกษตร, ผสมลงในวัสดุก่อสร้าง, ใช้ดูดซับสารเคมีและน้ำมันเพื่อบำบัดน้ำเสีย ไปจนการใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าชีวมวลต่างๆ

 

แต่ปฏิเสธไม่ได้ว่าการนำแกลบมาใช้ผลิตแบตเตอรี่เองก็เป็นแนวทางแปรรูปที่น่าสนใจเช่นกัน

 

 

 

ที่มา

 

https://news.engin.umich.edu/2024/12/burned-rice-hulls-could-help-batteries-store-more-charge/

 

https://techxplore.com/news/2024-12-rice-hulls-batteries.html