மரத்திலிருந்து உருவாகும் பேட்டரிகள் - மின்சார வாகனங்களில் பயன்படுத்த முடியுமா?

மின்சார வாகனங்களுக்கான தேவை அதிகரித்து வருவதால், ஆய்வாளர்கள் நிலையான பேட்டரிகளை தயாரிப்பதற்கான பொருட்களைத் தேடுகின்றனர். மரங்களில் காணப்படும் லிக்னின் என்ற பொருள், ஒரு வலுவான போட்டியாளராக உருவெடுத்து இருக்கிறது

சுமார் எட்டு ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, பின்லாந்தின் ஒரு பெரிய காகித உற்பத்தியாளர் உலகம் மாறி வருவதை உணர்ந்தார். டிஜிட்டல் ஊடகங்களின் எழுச்சியால் அச்சுத்தொழில் வீழ்ச்சி கண்டு இருந்தது. இதனால் காகிதங்களின் பயன்பாடு குறையத் தொடங்கி இருந்தது.

பின்லாந்தில் உள்ள ஸ்டோரா என்சோ நிறுவனம், “உலகின் மிகப்பெரிய தனியார் வன உரிமையாளர்களில் ஒன்று” என்று தன்னை விவரிக்கிறது. இந்த நிறுவனத்திற்கு சொந்தமாக ஏராளமான மரங்கள் இருந்தன. இது மர தயாரிப்புகள், காகிதம் மற்றும் பேக்கேஜிங் பொருட்களை உற்பத்தி செய்து வந்த நிலையில், இப்போது இந்த நிறுவனம் பேட்டரிகளையும் தயாரிக்க திட்டமிட்டுள்ளது. எட்டு நிமிடங்களில் சார்ஜ் (மின்னூட்டம்) செய்யும் மின்சார வாகன பேட்டரிகளை மரத்தில் இருந்து தயாரிக்க இருக்கிறது.மரங்களில் காணப்படும் லிக்னின் என்ற பாலிமரை பயன்படுத்தி இதை நடைமுறைப்படுத்த முடியுமா என்ற ஆய்வில் இந்நிறுவனம் இறங்கியது. ஒரு மரத்தில் சுமார் 30% லிக்னின் ஆகும், இது ஒவ்வொரு மரத்திற்கும் மாறுபடும். மீதமுள்ளவை பெரும்பாலும் செல்லுலோஸ் ஆகும்.”லிக்னின் என்பது மரங்களில் உள்ள பசையாகும், இது செல்லுலோஸ் இழைகளை ஒன்றாக ஒட்ட பயன்படுகிறது. மேலும் மரங்களை மிகவும் கடினமானதாக மாற்றுகிறது” என்று ஸ்டோரா என்சோவின் லிக்னின் அடிப்படையிலான பேட்டரி கரைசல் உற்பத்தி பிரிவான லிக்னோட்-இன்  தலைவர் லாரி லெஹ்டோனன் விளக்குகிறார்.

லிக்னினில் கார்பன் இருக்கிறது. கார்பனை கொண்டு பேட்டரிகளுக்கு தேவையான ‘ஆனோட் ’(Anode) எனப்படும் முக்கிய பொருளை உருவாக்க முடியும். உங்கள் தொலைப்பேசியில் உள்ள லித்தியம் அயன் பேட்டரியில் நிச்சயமாக கிராஃபைட் மூலக்கூறால் உருவான ஆனோட் இருக்கும். கிராஃபைட் என்பது அடுக்கு கட்டமைப்பைக் கொண்ட கார்பனின் ஒரு வடிவமாகும்.ஸ்டோரா என்சோவின் பொறியாளர்கள் தங்கள் நிறுவனத்தில் உற்பத்தி ஆகும் கழிவுகளில் உள்ள மரக்கூழில் இருந்து லிக்னின் பாலிமரை பிரித்து எடுத்து அதனை கொண்டு பேட்டரி உருவாக்கும் முயற்சிகளில் ஈடுபட்டு வருகின்றனர். இதற்காக இந்த நிறுவனம் சுவீடன் நாட்டைச் சேர்ந்த நிறுவனமான நார்த்வோல்ட் உடன் கூட்டு சேர்ந்துள்ளது. 2025ஆம் ஆண்டில் இந்நிறுவனங்கள் பேட்டரிகளை தயாரிக்கத் திட்டமிட்டுள்ளன.

மின்சார கார்களை வாங்குவோர் எண்ணிக்கை அதிகரித்து வருவதாலும், வீட்டில் மின் ஆற்றலை சேமித்து வைக்கும் நடைமுறையினாலும், பேட்டரிகளுக்கான தேவை பல மடங்கு அதிகரிக்கும் என்று எதிர்பார்ப்பதாக லெஹ்டோனன் கூறினார். 

2015ஆம் ஆண்டை ஒப்பிடும் போது 2030ஆம் ஆண்டு உலகின் பேட்டரி தேவை என்பது சில நூறு கிகாவாட் ஹவர்ஸ் (GWh)  என்பதில் இருந்து சில ஆயிரம் ஜிகாவாட் ஹவர்ஸ் ஆக அதிகரிக்கக்கூடும் என்று நிர்வாக ஆலோசனை நிறுவனமான மெக்கின்சி தெரிவித்துள்ளது. 

பிரச்சினை என்னவென்றால், இன்று நாம் நம்பியிருக்கும் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள், பெரும்பாலும் சுற்றுச்சூழலை சேதப்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகின்றன. கூடுதலாக, இந்த பேட்டரிகளில் பயன்படுத்தும் சில பொருட்கள் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தவையாக இருக்கின்றன. இதனால் இவற்றை மறுசுழற்சி செய்வது கடினமாகிறது..

இதனால் மிகவும் பரவலாகவும் அதே நேரத்தில் பாதிப்பை ஏற்படுத்தாத நிலையான பொருட்களை கொண்டு பேட்டரியை தயாரிப்பது தொடர்பாக நடந்து வந்த ஆய்வின் போது, மரத்தில் இருந்து பேட்டரியை தயாரிப்பது குறித்து கண்டறியப்பட்டுள்ளது.கிராஃபைட் ஒரு மிகச்சிறந்த பொருள் எனக்கூறும் கலிஃபோர்னியாவைச் சேர்ந்த பேட்டரி விஞ்ஞானியான ஜில் பெஸ்டினா, இது ஒரு நம்பகமான ஆனோடாக செயல்படுகிறது. இதனால் பேட்டரியில் எதிர்வினைகள் நடைபெற உதவுகிறது என்று கூறுகிறார். லிக்னின்-இல் இருந்து பெறப்பட்ட கார்பன் அமைப்புகள் இந்த வேலைக்கு ஏற்றவையாக இருப்பதாக பெஸ்டினா கூறுகிறார். 

லிக்னின் பாலிமரில் இருந்து கார்பனின் பல்வேறு அமைப்புகளை உருவாக்க பலர் முனைப்பு காட்டி வரும் அதே நேரத்தில், சுவீடன் நாட்டை சேர்ந்த பிரைட் டே கிராஃபீன் நிறுவனம், லிக்னின்-இல் இருந்து கிராஃபீன் அமைப்பை உருவாக்கி இருக்கிறது. 

லிக்னின் பாலிமரை அதிக வெப்பநிலையில் பண்படுத்தி, தேவையான கார்பன் அமைப்புகளை பெறுவதன் மூலம் எட்டு நிமிடங்களுக்குள் சார்ஜ் செய்யக்கூடிய லித்தியம் அயன் அல்லது சோடியம் அயன் பேட்டரியை உருவாக்க முடியும் என்று ஸ்டோரா என்சோ நிறுவனம் கூறுகிறது. மின்சார வாகன பேட்டரிகளை உருவாக்குபவர்களுக்கு ஃபாஸ்ட் சார்ஜிங் ஒரு முக்கிய இலக்காக பார்க்கப்படுகிறதுஇங்கிலாந்தில் உள்ள இம்பீரியல் கல்லூரியை சேர்ந்த மக்தா டிட்ரிசி மற்றும் அவரது சக ஊழியர்களால் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஆய்வில், லிக்னின்-இல் இருந்து ஆக்சிஜன் நிறைந்த குறைபாடுகள் கொண்ட சிக்கலான, ஒழுங்கற்ற கார்பன் கட்டமைப்புகளை உருவாக்க முடியும் எனவும், இந்த குறைபாடு நிறைந்த அமைப்பின் உதவியால் ஆனோடில் இருந்து கேத்தோடுக்கு  (Cathode) கடத்தப்படும் அயனிகளின் வினையை அதிகரிக்க முடிகிறது. இதனால் லிக்னின் மூலம் தயாரிக்கப்படும் பேட்டரிகளை சார்ஜ் செய்ய தேவைப்படும் நேரத்தை கணிசமாக குறைக்க முடிவதாக கண்டறிந்துள்ளனர். 

நியூயார்க்கில் உள்ள ரோசெஸ்டர் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த வியாட் டென்ஹெஃப், தனது ஆய்வகத்தில் லிக்னின்-இல் பெறப்பட்ட ஆனோட்களை தயாரித்துள்ளார். லிக்னின் பாலிமரை மரத்தில் இருந்து தயாரிப்பதால், இந்த  தயாரிப்பின் போது பல உபயோகமான துணைப்பொருட்களையும் உருவாக்க முடியும் என வியாட் கூறுகிறார்.

லிக்னின் கொண்டு உருவாக்கப்படும் ஆனோடை பேட்டரியில் நிலைநிறுத்த எந்த பொருளும் தேவைப்படுவதில்லை. லிக்னின்-இல் இருக்கும் பசை போன்ற அமைப்பு இந்த வேலையை எளிதாக்குகிறது. இதனால் லித்தியம் அயன் பேட்டரியை விட லிக்னின் கொண்டு உருவாக்கப்படும் பேட்டரியை விலை குறைவாக உருவாக்க முடியும் என்று அவர் தெரிவித்தார்.காகிதம் தயாரிக்க வெட்டப்படும் மரங்களின் தேவையற்ற பாகத்தின் மூலம் துணை தயாரிப்பாக லிக்னின் பெறப்படும் வரை, லிக்னின் பேட்டரியால் நீடித்த வளர்ச்சியை மேற்கொள்ள முடியும். இதன் மூலம் லிக்னின் உற்பத்திக்காக புதிதாக மரங்கள் ஏதும் வெட்டப்படுவதில்லை, என்கிறார் சுத்தமான போக்குவரத்துக்கான பன்னாட்டு கவுன்சிலின் ஆராய்ச்சியாளர் செல்சி பால்டினோ.

தற்போது, நிறுவனம் பயன்படுத்தும் அனைத்து லிக்னின்களும் “கூழ் தயாரிக்கும் செயல்முறையின் போது கிடைக்கும் துணை பொருள் மூலமாகவே உற்பத்தி செய்யப்படுவதாக,” ஸ்டோரா என்சோவின் செய்தித் தொடர்பாளர் உறுதிப்படுத்துகிறார். மேலும் லிக்னின் பயன்பாட்டுக்காக தனியாக வெட்டப்படும் மரங்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்காது என்றும் அவர் கூறினார். 

ஸ்டோரா என்சோவின் 2021 ஆண்டு அறிக்கையில், அந்நிறுவனம் “அது பயன்படுத்தும் அனைத்து மரங்களின் தரவுகளை அறிந்துள்ளது, மேலும் அவை 100% நிலையான மூலங்களிலிருந்து வருகிறது” எனக் குறிப்பிட்டுள்ளது.

லிக்னினிலிருந்து ஆனோட்களை உருவாக்கும் நிறுவனங்கள் அனைத்தும், மரங்களில் இருந்து பெறப்படும் லிக்னின் நீடித்த வளர்ச்சியின் ஒரு பகுதியாக இருப்பதை உறுதி செய்யவேண்டும். இல்லையெனில், காடுகளை அழித்து உருவாக்கப்படும் இந்த லிக்னின் பேட்டரிகளால் நிலையான வளர்ச்சிக்கு பங்காற்ற முடியாது. மாறாக இது புழக்கத்தில் இருக்கும் மற்ற பேட்டரிகளை போல அமைந்து விடும் என பெஸ்டினா கூறுகிறார். ஆனோட்களை உருவாக்குவது தவிர, பேட்டரிகளில் லிக்னின்னை வேறு வகையிலும் பயன்படுத்த முடியும். கடந்த ஏப்ரல் மாதம் இத்தாலியை சேர்ந்த ஒரு ஆராய்ச்சிக் குழு லிக்னின் அடிப்படையிலான எலக்ட்ரோலைட்டை (electrolyte)  உருவாக்குவதற்கான அவர்களின் முயற்சிகள் குறித்து ஒரு ஆய்வறிக்கையை வெளியிட்டது. பேட்டரியில் ஒரு முனையில் இருந்து மற்றொரு முனைக்கு பாயும் அயன்கள் சீராக கடத்துவதை உறுதி செய்ய இந்த எலக்ட்ரோலைட் பயன்படுகிறது. மேலும் இது மின்முனைகளுக்கு இடையில் எலக்ட்ரான்கள் துள்ளுவதைத் தடுக்கிறது.

கச்சா எண்ணெயிலிருந்து எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கான பாலிமர்களை பெற்று வரும் நிலையில், லிக்னின் போன்ற நிலையான வளர்ச்சியை கொண்டுள்ள பொருளில் இருந்து எடுக்கப்படும் எலக்ட்ரோலைட்கள் அதிக நன்மையை பயக்கும், என்கிறார் இத்தாலியை சேர்ந்த கியான்மார்க்கோ.

மேற்கூறிய அனைத்து யோசனைகளும் வணிகரீதியாக உற்பத்தி செய்யப்படும் போது அதன் கோட்பாட்டில் இருந்து விலகலாம். இதன் நம்பகத்தன்மை குறித்து இன்னும் நிரூபிக்கப்படவில்லை. இருப்பினும், கோட்பாட்டின் அடிப்படையில் நீடித்த வளர்ச்சியை நிலைநிறுத்தும் பொருளான லிக்னின் எலக்ட்ரோலைட், ஆனோட் கொண்டு உருவாக்கப்பட்ட பேட்டரியை உருவாக்கலாம் என்று டிட்ரிசி கூறுகிறார்.