举杯共饮，同庆工程师们研发出新型储能材料

材料牛注：在资源紧张的时代，科罗拉多大学的工程师们，将生物有机培养应用到酿酒废水中，研发出了新型储能材料，让我们举杯同庆吧！

位于博尔德（Boulder）的科罗拉多大学（the University of Colorado）的工程师们研发出了一种新的生物制造过程，他们在酿酒废水中培养出一种微生物，并通过它们生产制备储能装置所需的碳基材料。

啤酒厂和电池这种独特的组合，创造了一个双赢的局面：在减少啤酒制造商昂贵的污水处理开销的同时，为电池制造商提供了一个研发可再生的、纯天然的燃料电池材料的成本更低的方式。

科罗拉多大学土木、环境和建筑工程系的一名研究生、该项研究的主要作者Tyler Huggins说道，“啤酒厂在生产时，大概每桶酒需消耗七桶水，而且产生的废水往往不能直接倒入下水道中，还需要额外的过滤处理。”

能源行业的一些研究人员已经将木材等生物质，通过无氧加热，转化成碳基电极，该过程称为热解。但是天然存在的生物质由于供应有限、提取困难及内在化学组成复杂而受限，使其价格昂贵且难以优化利用。

作为一种替代方法，科罗拉多大学的工程师们通过在含糖丰富的啤酒污水中培养一种生长迅速的霉菌（Neurospora crassa），并利用高效的生物系统，生产一些复杂的结构和独特的化学物质。Huggins称，“污水对我们的霉菌快速生长是很有利的，所以我们很乐意接受它。”

通过在污水中培养霉菌，研究人员能够从一开始就控制霉菌的化学和物理进程。然后经过再次热解，他们能将霉菌生物质转化为目前最有效的天然锂离子电池的电极，并在该过程中净化污水。他们的研究结果发表于期刊Applied Materials & Interfaces上。

如果这个过程能得到大规模应用，啤酒厂将减少他们所消耗的市政污水处理费用，同时电池供应商将获得先进电池技术组件，且具有成本效益的制备方法。

Zhiyong Jason Ren——科罗拉多大学土木、环境和建筑工程系的一名副教授、该文章的合著者之一表示，“我们这个过程的新颖之处在于将制造过程从自上而下变为由下至上。从一开始，我们就从生物出发对材料进行设计。”

Huggins和这个研究的合作者Justin Whiteley（也是科罗拉多大学的一员）就该过程申请了一个专利，并创办了Emergy——一家致力于商业化该科技的的公司。Huggins谈道，“我们看到了扩大生产规模的巨大潜力，因为该过程中的一切都可以从自然中获得生产。”

研究者们同博尔德的Avery Brewing合作，致力于该科技的试点工程进一步探索。Huggins和Whiteley最近参加了由美国能源部赞助、发起的，在芝加哥伊利诺斯州阿贡国家实验室举办的培养比赛的决赛。

Ren计划继续研究霉菌在污水中生长的机制与性能，他表示，“该研究涉及到了科罗拉多大学的企业精神，看到学生们成功的创造了一种潜在的转型科技是一件值得开心的事儿。能量储存对科罗拉多州的目前及以后来说是个很大的机遇。”

原文链接：Engineers drink to new energy storage material。

文献链接：Controlled Growth of Nanostructured Biotemplates with Cobalt and Nitrogen Codoping as a Binderless Lithium-Ion Battery Anode。

本文由编辑部杨浩提供素材，朱星烨编译，丁琬芝审核，点我加入材料人编辑部。