舉杯共飲，同慶工程師們研發出新型儲能材料

材料牛注：在資源緊張的時代，科羅拉多大學的工程師們，將生物有機培養應用到釀酒廢水中，研發出了新型儲能材料，讓我們舉杯同慶吧！

位于博爾德（Boulder）的科羅拉多大學（the University of Colorado）的工程師們研發出了一種新的生物制造過程，他們在釀酒廢水中培養出一種微生物，并通過它們生產制備儲能裝置所需的碳基材料。

啤酒廠和電池這種獨特的組合，創造了一個雙贏的局面：在減少啤酒制造商昂貴的污水處理開銷的同時，為電池制造商提供了一個研發可再生的、純天然的燃料電池材料的成本更低的方式。

科羅拉多大學土木、環境和建筑工程系的一名研究生、該項研究的主要作者Tyler Huggins說道，“啤酒廠在生產時，大概每桶酒需消耗七桶水，而且產生的廢水往往不能直接倒入下水道中，還需要額外的過濾處理。”

能源行業的一些研究人員已經將木材等生物質，通過無氧加熱，轉化成碳基電極，該過程稱為熱解。但是天然存在的生物質由于供應有限、提取困難及內在化學組成復雜而受限，使其價格昂貴且難以優化利用。

作為一種替代方法，科羅拉多大學的工程師們通過在含糖豐富的啤酒污水中培養一種生長迅速的霉菌（Neurospora crassa），并利用高效的生物系統，生產一些復雜的結構和獨特的化學物質。Huggins稱，“污水對我們的霉菌快速生長是很有利的，所以我們很樂意接受它。”

通過在污水中培養霉菌，研究人員能夠從一開始就控制霉菌的化學和物理進程。然后經過再次熱解，他們能將霉菌生物質轉化為目前最有效的天然鋰離子電池的電極，并在該過程中凈化污水。他們的研究結果發表于期刊Applied Materials & Interfaces上。

如果這個過程能得到大規模應用，啤酒廠將減少他們所消耗的市政污水處理費用，同時電池供應商將獲得先進電池技術組件，且具有成本效益的制備方法。

Zhiyong Jason Ren——科羅拉多大學土木、環境和建筑工程系的一名副教授、該文章的合著者之一表示，“我們這個過程的新穎之處在于將制造過程從自上而下變為由下至上。從一開始，我們就從生物出發對材料進行設計。”

Huggins和這個研究的合作者Justin Whiteley（也是科羅拉多大學的一員）就該過程申請了一個專利，并創辦了Emergy——一家致力于商業化該科技的的公司。Huggins談道，“我們看到了擴大生產規模的巨大潛力，因為該過程中的一切都可以從自然中獲得生產。”

研究者們同博爾德的Avery Brewing合作，致力于該科技的試點工程進一步探索。Huggins和Whiteley最近參加了由美國能源部贊助、發起的，在芝加哥伊利諾斯州阿貢國家實驗室舉辦的培養比賽的決賽。

Ren計劃繼續研究霉菌在污水中生長的機制與性能，他表示，“該研究涉及到了科羅拉多大學的企業精神，看到學生們成功的創造了一種潛在的轉型科技是一件值得開心的事兒。能量儲存對科羅拉多州的目前及以后來說是個很大的機遇。”

原文鏈接：Engineers drink to new energy storage material。

文獻鏈接：Controlled Growth of Nanostructured Biotemplates with Cobalt and Nitrogen Codoping as a Binderless Lithium-Ion Battery Anode。

本文由編輯部楊浩提供素材，朱星燁編譯，丁琬芝審核，點我加入材料人編輯部。