Ngành năng lượng tái tạo đang là xu hướng phát triển mới của nhân loại. Những lĩnh vực liên quan đến nó luôn được quan tâm và không ngừng đổi mới, sáng tạo để thuận tiện hơn cho con người. Theo đó, lưu trữ năng lượng đang là một trong những lĩnh vực được quan tâm hàng đầu.
Theo nghiên cứu, pin lithium-ion là loại pin lưu trữ được sử dụng phổ biến hiện nay và đang có nhu cầu sử dụng ngày càng tăng khi các thiết bị điện tử và xe điện ngày càng phát triển. Loại pin này chứa nhiều kim loại nặng, nguy hiểm như coban – loại chất đang vướng vào các vấn đề đạo đức, xã hội xung quanh hoạt động khai thác liên quan đến lao động trẻ em ở châu Phi cũng như gây suy thoái môi trường và ô nhiễm nguồn nước. Hơn nữa, những kim loại này rất khó để tách rời, tái tạo và tái sử dụng khi hết tuổi thọ pin.
Để khắc phục tình trạng trên, các nhà khoa học tại Đại học Texas A&M đang nghiên cứu những hóa chất thân thiện với môi trường nhằm thay thế các kim loại có trong pin lưu trữ hiện nay và mới đây đã cho ra mắt một loại pin không chứa kim loại, có thể phân hủy khi đặt trong một số dung dịch axit.
Các nhà khoa học hy vọng có thể tạo ra loại pin không chứa kim loại để bảo vệ môi trường
Tiến sĩ Jodie Lutkenhaus, tác giả nghiên cứu cho biết, vấn đề lớn với pin lithium-ion hết giá trị sử dụng là chúng không được tái chế, xử lý trong khi nhu cầu sản xuất và sử dụng chúng ngày càng gia tăng trong lĩnh vực truyền tải, lưu trữ điện trong tương lai. Pin lithium-ion có chứa các vật liệu quý nhưng rất khó và tốn nhiều năng lượng để tái tạo. Tỷ lệ tái chế pin lithium-ion hiện chỉ đang ở mức một chữ số, dẫn đến tình trạng lượng rác thải độc hại khổng lồ gây ô nhiễm môi trường.
Theo đó, Lutkenhaus và các cộng sự đã tìm hiểu các cấu trúc của pin không chứa kim loại, trong đó có loại pin sử dụng vật liệu chiết xuất từ nước biển thay thế kim loại. Các nhà khoa học đã sử dụng các chuỗi axit amin hoạt động điện hóa, được gọi là polypeptit hoạt động oxy hóa khử để tạo ra hai điện cực của pin, truyền năng lượng qua lại khi thiết bị được sạc và xả.
Qua thử nghiệm, pin hữu cơ (pin polypeptide) hoạt động bình thường như pin lithium-ion thông thường và duy trì ổn định trong suốt quá trình hoạt động. Đặc biệt, khi hết giá trị sử dụng, các thành phần trong pin hữu cơ có thể dễ dàng phân hủy bằng cách đưa chúng vào môi trường axit; các sản phẩm thu được sau quá trình sẽ được tái sử dụng hoặc có thể phân hủy vô hại trong môi trường.
Sử dụng các polypeptide, loại bỏ lithium, không chỉ giúp giảm tình trạng khai thác kim loại quý mà còn mở ra cơ hội cung cấp năng lượng hiệu quả, tiện lợi và dễ dàng tái chế. “Pin polypeptide có thể phân hủy, tái chế, không độc hại và an toàn hơn khi sử dụng rộng rãi”, Tiến sĩ Karen Wooley, tác giả nghiên cứu cho biết.
Từ những nghiên cứu bước đầu trên, các nhà khoa học hứa hẹn một kết quả khả quan trong việc phát triển loại pin bền vững này. Sản phẩm hiện vẫn đang được nghiên cứu và cải thiện trong thiết kế.