Så ska de ta tillvara på spillenergi – med unikt cellulosamaterial

Mobiltelefoner som laddas av dina steg under promenaden, eller vägbelysning som drivs tack vare fordonens vibrationer? En banbrytande generator som utvecklas på Mittuniversitetet kan göra det till verklighet i framtiden.

Renyun Zhang

– Det finns väldigt många potentiella tillämpningsområden för denna nya teknik, säger Renyun Zhang, docent i nanoteknik vid forskningscentret FSCN.

De två plastliknande arken – som har sladdar kopplade till sig – slås mot varandra, och plötsligt blinkar ”Exit”-skylten till. Renyun Zhang ler nöjt efter det lyckade experimentet. Arken ser kanske ut som plast, men är gjorda av ett helt miljövänligt cellulosamaterial som Zhang och kollegorna utvecklade för att ersätta fossilbaserad plast i bland annat förpackningar. Men under den utvecklingen upptäckte forskarna de goda elektriskt ledande egenskaperna. Något som i framtiden kan bli en ny källa av energi i många vardagsobjekt, och kanske till och med ersätta vanliga batterier.

När han slår arken mot varandra alstras nämligen statisk elektricitet av friktionen. Fenomenet kallas triboelektrifiering, och kan i framtiden användas för att fånga energi i vår omgivning som just nu går till spillo.
– Tänk dig att den här tekniken skulle gå att implementera i en mobilladdare som du bär med dig. Då skulle telefonen kunna laddas tack vare vibrationerna från dina fotsteg. Eller så kan en vägbelysning lysa upp tack vare vibrationerna från rörelseenergin som uppstår när fordon kör förbi, berättar Renyun Zhang.

”Energi som går till spillo kan skapa nyttig elektricitet”

Studien som genomförts vid Mittuniversitetet har visat ”världsrekord” när det kommer till cellulosa som en generator av statisk elektricitet. I testet med ”Exit”-skylten uppmättes en effekt på hela 300 watt per kvadratmeter, dubbelt så mycket som en modern solcell genererar.
− Tekniken är mycket intressant då olika former av rörelseenergi som annars går till spillo kan skapa nyttig elektricitet. Till exempel så kan vibrationer från en maskins motor avslöja statusen på maskinen. Om de vibrationerna i sin tur driver en sensor via triboelektricitet så behövs ingen extern elförsörjning i form av batterier för att övervaka maskinen, säger Renyun Zhang.

Eftersom cellulosamaterialet dessutom är organiskt och biologiskt nedbrytbart, så kan det lätt återvinnas. Något som historiskt sett har varit ett problem när det gäller fossilbaserad plast. 

”Ska försöka öka outputen ännu mer”

Och i dessa pandemitider kan cellulosans statiska egenskaper potentiellt användas för att motverka spridningen av viruspartiklar. FSCN har fått ett forskningsprojekt beviljat av Vinnova, där man ska ta fram cellulosabaserade triboelektriska filter för andningsskydd. Målet med projektet, som leds av Christina Dahlström på FSCN, är att utveckla skydd som är lättare att andas genom än dagens avancerade filter. Detta blir möjligt eftersom filtermaskorna går att göra större tack vare den statiska elektriciteten som håller fast viruspartiklarna i andningsskydden.

Trots det stora genombrottet i forskningen, som uppmärksammats i den ansedda vetenskapliga tidskriften Advanced Materials, är Renyun Zhang noga med att påpeka att materialet ännu befinner sig i en testfas.
− Nu ska vi gå igenom ett ”proof of concept” och försöka öka outputen i materialet ännu mer, genom att ändra cellulosans kemiska egenskaper. Så det är många år kvar innan materialet kan börja användas i praktiken. Men i våra ögon finns det väldigt många potentiella tillämpningsområden, avslutar han.

Det här är Fibre Science and Communication Network (FSCN)

FSCN är ett internationellt forskningscentrum på Mittuniversitetet, som utvecklar kunskap och teknologi för att förbättrar lönsamhet och hållbarhet för näringslivet, samt skapar nya innovationer och affärsidéer för biobaserade hållbara material från fibrer och cellulosa med höga miljöprestanda.

Läs mer om FSNS:s spännande forskning här

Nytt ”världsrekord” i alstring av elektricitet

Magnus Norgren och Renyun Zhang leder session på stor internationell konferens