Orgaanisista, kestävistä materiaaleista valmistetut akut ovat kysyttyjä. Kaksi mielenkiintoista materiaalia ovat kookospähkinänkuori ja puista saatava ligniini. Kyse on sekä suuren mittakaavan energian varastoinnista että pienistä elektroniikkakomponenteista.
– Käyttämällä ligniiniä voidaan välttää vaarallinen raskasmetalli vanadiini, jota käytetään virtausakuissa, kertoo professori Christian Hulteberg Lundin yliopiston kemiantekniikan laitokselta, jossa hän on vastuussa ligniinipohjaisten akkujen tutkimushankkeesta.
Tekniikka perustuu siihen, että suuressa säiliössä olevia kemikaaleja pumpataan pienempään muuntajaosaan, jossa elektronit varastoidaan molekyyleihin. Sen jälkeen kemikaaleja säilytetään toisessa säiliössä, kunnes tarvitaan sähköä, ja silloin prosessi tehdään käänteisesti ja liuos pumpataan takaisin ensimmäiseen säiliöön ja elektronit otetaan pois molekyyleistä.
Tällaiset akut soveltuvat parhaiten suuren mittakaavan varastointiin, esimerkiksi tasoittamaan sähkön tarvetta, joka syntyy uusiutuvien energialähteiden käytöstä.
Tuotannon fokus muuttuu
Jo muutama vuosi sitten Energy Plazassa kirjoitettiin, kuinka norrköpingiläinen yritys Ligna Energy valmisti akkuja ligniinistä. Silloin ajatuksena oli valmistaa juuri tällaisia suuren mittakaavan paikallisia akkuvarastoja, joista Christian Hultebergin tutkimus kertoo. Mutta nyt yritys on muuttanut tuotantonsa suuntaa.
– Tajusimme, että kaupallistettavan tuotteen saavuttamiseen vaadittaisiin suurta pääomaa ja korkeampaa teknistä kypsyyttä. Joten päätimme sen sijaan ensin työskennellä pienemmän tuotteen parissa, jonka valmistamisen aloittaminen oli helpompaa ja edullisempaa, selittää toimitusjohtaja Peter Ringstad.
Kyseinen tuote on pieni, ohut energiavarasto, jota voidaan käyttää elektroniikassa. Yksi käyttöesimerkki ovat sensorit, jotka mittaavat lämpötilaa ja hiilidioksidipitoisuutta älykkäissä ilmastointijärjestelmissä. Varasto ladataan jokaisessa sensorissa olevalla pienellä aurinkokennolla.
– Tämän tyyppisen komponentin on kyettävä latautumaan ja purkautumaan monta kertaa sekä käsittelemään monia virtapiikkejä, kun sensori lähettää arvonsa, sanoo Peter Ringstad.
Hän kutsuu sitä ”itsehuoltavaksi elektroniikaksi”, joka on jatkuvasti käynnissä eikä vaadi akun vaihtoa koko elinkaarensa aikana.
Nopeaa kasvua
Akkukennot valmistetaan painamalla kookospähkinäjauheen ja veden seosta ohuelle metallifoliolle. Painotekniikka mahdollistaa tuotannon laajentamisen helposti, ja Peter Ringstad kertoo, että se on käynnissä.
– Nyt valmistamme noin 100 kennoa viikossa, mutta vuoden lopussa meillä on kapasiteettia vähintään 10 000 kennoon vuodessa. Ja vuoden 2024 loppuun mennessä luku on miljoona kennoa vuodessa.
Peter Ringstad korostaa, että Ligna Energyn kestävyystavoitteet ovat yhtä vahvat kuin ennen tuotannon muutosta.
– Kyse on siitä, miten paljon investointimme tuottaa tulosta. Yrityksen mahdollisuus vaikuttaa perustuu myös siihen, kuinka se menestyy markkinoilla.
Eri lähteitä
Ligniiniä voidaan uuttaa paperiteollisuuden jäännöstuotteena, mutta Christian Hultebergin projektissa käytetään sen sijaan norsunruohoa, korkeaa ruohoa, jota usein käytetään koristekasvina.
- Tutkimme myös puista peräisin olevaa ligniiniä, mutta toistaiseksi norsunruohosta saatavan ligniinin ominaisuudet ovat osoittautuneet hyviksi.
