Nxjerrja e litiumit dhe mineraleve të tjera që na duhen për bateritë po sjell një dëm në rritje për mjedisin. Megjithatë, ka materiale alternative rreth nesh.

Zip. Furnizuesi i energjisë tashmë është në treg. Në një rrugë në Indi, ka një makinë parash që ende shpërndan ‘me kënaqësi’ kartëmonedha. Falë, pjesërisht, pambukut të djegur. Për këtë makinë parash ka një bateri rezervë brenda saj, një bateri që përmban karbon nga pambuku i djegur me kujdes.

“Procesi i saktë është sekret, për të qenë i sinqertë me ju,” thotë Inketsu Okina, shefi i inteligjencës në PJP Eye, firma japoneze që prodhoi baterinë. Ai as nuk bën shaka. “Temperatura është sekrete dhe atmosfera është sekrete. Presioni është i fshehtë” – vazhdon të sqaroi ai i kompleksuar për të mos dhënë më shumë detaje seç duhet.

Okina thotë se kërkohet një temperaturë e lartë, mbi 3,000C (5,432F). Dhe ai 1 kg pambuk jep 200 g karbon, me vetëm 2g të nevojshme për çdo bateri. Firma bleu një ngarkesë pambuku në vitin 2017 dhe ende nuk e ka përdorur të gjithën, thotë Okina.

Në bateritë e zhvilluara nga kompania, së bashku me studiuesit në Universitetin Kyushu në Fukuoka, Japoni, karboni përdoret për anodën – një nga dy elektrodat midis të cilave rrjedhin jonet, grimcat e ngarkuara në bateri. Jonet lëvizin në një drejtim kur bateria është duke u ngarkuar dhe në drejtimin tjetër kur lëshon energji në një pajisje. Shumica e baterive përdorin grafit si anodë, por PJP Eye argumenton se qasja e tyre është më e qëndrueshme, pasi ato mund të bëjnë anoda duke përdorur pambuk të mbetur nga industria e tekstilit.

Me kërkesën e madhe për bateri që pritet në vitet e ardhshme, të nxitura nga rritja e automjeteve elektrike dhe sistemeve të mëdha të ruajtjes së energjisë, disa studiues dhe biznese po zhvillojnë furishëm alternativa të mundshme ndaj baterive të litiumit dhe grafitit që janë të zakonshme sot. Ashtu si PJP Eye, ata argumentojnë se ne mund të përdorim materiale shumë më të qëndrueshme dhe të disponueshme gjerësisht për prodhimin e baterive.

Minierat e litiumit mund të kenë një ndikim të konsiderueshëm në mjedis. Nxjerrja e metalit kërkon sasi të mëdha uji dhe energjie, dhe procesi mund të lërë plagë të mëdha në peizazh. Litiumi i rikuperuar shpesh dërgohet në distanca të gjata nga vendi ku është nxjerrë për t’u rafinuar në vende të tilla si Kina. Grafiti, gjithashtu, minohet ose bëhet nga lëndë djegëse fosile, të cilat të dyja kanë gjithashtu ndikime negative mjedisore.

“Është shumë e lehtë të imagjinohet, ndërsa një material baterie kalon nëpër miniera dhe transport, se si kjo gjurmë karboni mund të shtohet me të vërtetë,” thotë Sam Wilkinson, një analist në S&P Global Commodity Insights.

Për të dhënë një tjetër shembull: kobalti, i cili përdoret në shumë bateri litium-jon, nxirret kryesisht në Republikën Demokratike të Kongos. Por ka pasur raportime për kushte të rrezikshme pune atje.

Nga uji i detit tek mbetjet biologjike dhe pigmentet natyrore, ekziston një listë e gjatë e alternativave të mundshme në natyrë që do të ishin shumë më të disponueshme – pjesa e vështirë është të provojë se secili prej tyre mund të konkurrojë realisht me llojet e baterive tashmë në treg, të cilat janë me sa duket kaq të domosdoshme në botën tonë të mbushur me pajisje.

PJP Eye ofron gjithashtu mundësinë e përmirësimit të performancës së baterisë, si dhe për t’i bërë bateritë më të gjelbra. “Karboni ynë ka një sipërfaqe më të madhe se grafiti,” thotë Okina, duke përshkruar për BBC se si kimia e anodës në baterinë e tyre kambriane të vetme karboni lejon një bateri që karikohet shumë shpejt, deri në 10 herë më shpejt se bateritë ekzistuese me jon litium.

Katoda e baterisë është bërë nga një oksid “metali bazë”. Edhe pse Okina nuk do të zbulojë saktësisht se cilin, këto metale përfshijnë bakër, plumb, nikel dhe zink, që janë më të lehtë dhe më pak reaktivë se metalet alkaline si litiumi. Kompania pretendon se është duke punuar në një bateri me elektrodë të dyfishtë karboni, ku të dy elektrodat janë bërë nga karboni me bazë bimore. Teknologjia bazohet në hulumtimin e kryer nga studiuesit në Universitetin Kyushu, megjithëse bateria nuk pritet të jetë e disponueshme deri në vitin 2025.

Të jesh në gjendje të karikosh shpejt një bateri nuk ka shumë rëndësi për një makinë parash, por ka rëndësi për një automjet elektrik kur thjesht dëshiron ta mbushësh dhe të shkosh. Ai përmend se firma kineze Goccia, në partneritet me Hitachi, ka zhvilluar një biçikletë elektronike që përdor baterinë e PJP Eye dhe do ta nxjerrë në shitje në Japoni në fillim të vitit 2023. Shpejtësia maksimale e biçikletës është 50 km/h (31mph) dhe ju mund të udhëtoni një distancë prej 70 km (44 milje) me një karikim, thotë ai.

Oqeanet e mëdha të botës përfaqësojnë një rezervë “praktikisht të pakufizuar” të materialit për bateri. Është larg nga e vetmja bateri që përdor karbon nga biomaterialet e mbeturinave. Stora Enso në Finlandë ka zhvilluar një anodë baterie që përdor karbonin nga linjina, një polimer lidhës që gjendet në pemë.

Sipas disa studiuesve, pambuku mund të përdoret gjithashtu në vend të elektrolitit që lehtëson rrjedhën e joneve midis katodës dhe anodës, duke krijuar potencialisht bateri më të qëndrueshme, në gjendje të ngurtë sesa ato aktualisht të disponueshme. Por disa shohin burime edhe më të mëdha, potencialisht të pashtershme, të energjisë atje në natyrë. Oqeanet e mëdha të botës përfaqësojnë një depo “praktikisht të pakufizuar” të materialit për bateri, argumenton Stefano Passerini, zëvendësdrejtor i Institutit Helmholtz Ulm në Gjermani. Ai dhe kolegët përshkruan dizajnin e tyre për një bateri që transferon jonet e natriumit nga uji i detit, në mënyrë që të krijojë një rezervë të natriumit metalik, në një punim të botuar në maj 2022. Për ta bërë këtë, ekipi projektoi një elektrolit të veçantë polimer përmes të cilit jonet e natriumit mund të kalojnë.

Uji i detit këtu vepron si katodë, ose si elektrodë e ngarkuar pozitivisht. Por nuk ka anodë sepse natriumi nuk ngarkohet negativisht, ai thjesht grumbullohet në një formë neutrale. Passerini thotë se energjia e tepërt e erës ose diellit mund të përdoret për të grumbulluar natriumin, i cili mund të qëndrojë aty derisa të kërkohet.

“Kur keni nevojë për energji, mund ta ndryshoni procesin dhe të gjeneroni energji elektrike”, shpjegon ai, duke përshkruar se si metali thjesht do të kthehej në oqean. Megjithatë, ka sfida me këtë. Për ta thënë më thjeshtë, natriumi – shumë si litiumi – reagon energjikisht kur bie në kontakt me ujin. Siç thotë Passerini: “Do të merrni një shpërthim”. Prandaj, është jetike të sigurohet që uji i detit të mos rrjedhë në rezervuarin e natriumit, përndryshe mund të pasohet nga katastrofa. Kështu, disa studiues po kërkojnë një material që gjendet natyrshëm në kockat dhe dhëmbët tanë, apo në shumë vende të tjera, si një alternativë më të sigurt për katodat; kalciumin. Për shembull, mund të kombinohet me silikon, i cili do të ndihmonte transportin e joneve të kalciumit, në një bateri të ardhshme.

Lista e materialeve që mund t’u japin baterive të ardhshme fuqinë e tyre bëhet më e çuditshme. George John në Universitetin e Qytetit të Nju Jorkut dhe kolegët e tij kanë hetuar prej kohësh potencialin e kinoneve, pigmenteve biologjike që gjenden në bimë dhe organizma të tjerë, për të vepruar si elektroda në bateri. Ata madje kanë pasur rezultate premtuese me një molekulë që rrjedh nga këna – boja e tatuazhit që vjen nga Lawsonia inermis , pema e kënasë.

“Kjo është ëndrra jonë,” thotë John. “Ne duam të bëjmë një bateri të qëndrueshme.”

Një nga pengesat, vëren ai, është se molekula natyrale e kënasë është shumë e tretshme. Kur përdoret si katodë, ajo gradualisht shpërndahet në një elektrolit të lëngët. Por duke kombinuar katër molekula këna së bashku dhe duke shtuar litium, John shpjegon se ata ishin në gjendje të bënin një material të riciklueshëm me një strukturë kristalore që është shumë më e qëndrueshme.

“Për shkak se kristaliniteti rritet, tretshmëria zvogëlohet”, shpjegon ai.

John shton se modelet e baterive me të cilat ai dhe kolegët e tij po punojnë mund të mos kenë kapacitete mjaft të larta për të fuqizuar automjetet elektrike, por një ditë ato mund të përdoren në pajisje të vogla të veshura si bateri të zakonshme. Ndoshta në pajisje që matin nivelet e sheqerit në gjak te njerëzit me diabet, ose biomarkues të tjerë, për shembull.

Studiues të tjerë po shikojnë përdorimin e materialeve të ndryshme si mbetjet e misrit dhe lëvozhgat e farave të pjeprit për të gjeneruar lloje të reja elektrodash për përdorim në bateri. Sfida, megjithatë, mund të jetë në prodhimin e tyre në një shkallë që mund të plotësojë kërkesën në rritje të industrisë së baterive.

Dhe sfida në përgjithësi, për çdo material alternativ të baterisë, është gjithmonë në drejtim të përmbushjes së kërkesës së jashtëzakonshme. “Merrni teknologjinë e sotme të baterive të bazuara në litium dhe grafit. Nëse vazhdojmë ta përdorim atë, bota do të ketë nevojë për rreth dy megaton grafit në vit deri në vitin 2030, në mënyrë që të kënaqë industrinë e baterive në lulëzim”, vlerëson Max Reid, një analist në Wood Mackenzie. Kjo krahasohet me 700 kiloton tani.

“Një trefishim me të vërtetë i kërkesës” – thotë ai. Kjo është pjesërisht arsyeja pse alternativat e grafitit duhet të plotësojnë një nivel kaq të lartë. “Arritja e kësaj shkalle do të jetë tepër e vështirë për çdo material të ri.”

“Zhvendosja e proceseve të prodhimit nga grafiti do të ishte shumë e shtrenjtë dhe potencialisht një rrezik i madh tregtar”, vëren Jill Pestana, një shkencëtare dhe inxhiniere e baterive me bazë në Kaliforni që aktualisht punon si konsulente e pavarur. Ajo është skeptike në lidhje me përdorimin e mbetjeve biologjike për anodat e karbonit, sepse burimet e këtyre mbetjeve mund të mos jenë gjithmonë shumë miqësore me mjedisin. Një plantacion pemësh që menaxhohet keq për biodiversitetin, për shembull.

Nga ana tjetër, në tregjet ku konsumatorët duket se kujdesen vërtet për qëndrueshmërinë e produkteve që blejnë, materialet alternative të baterive me burime të përshtatshme mund të kenë më shumë shanse, nëse bateritë janë bërë me karbon që rrjedh nga mbetjet biologjike ose ndonjë substancë tjetër potencialisht më të qëndrueshme. “Publiku mund të luajë një rol të madh në shtyrjen reale të kësaj përpjekjeje përpara,” sugjeron Pestana.