Кентъки произвежда около 95 процента от световния бърбън – а цялото това уиски оставя след себе си огромно количество отпадъчно зърно, известно като „stillage“, пише Newsweek.

„За крайния обем произведен бърбън получавате шест до десет пъти повече stillage като отпадък“, казва Хосиел Бариос Косио, докторант в University of Kentucky. „Това е сериозен проблем.“

В ново изследване Бариос Косио и негови колеги твърдят, че са открили начин да превърнат този влажен страничен продукт във високоефективни суперкондензатори, които могат да съхраняват до 25 пъти повече енергия на килограм в сравнение с търговските им аналози.

За разлика от батериите, които съхраняват енергия химически, суперкондензаторите я съхраняват електростатично. Те обикновено са по-дълготрайни, термично стабилни и се зареждат и разреждат по-бързо, но имат значително по-ниска енергийна плътност.

Резултатите от изследването ще бъдат представени тази седмица на срещата на American Chemical Society за пролетта на 2026 г., която се провежда в Атланта, щата Джорджия, от 22 до 26 март.

Отпадъчният продукт представлява гъста, влажна маса, оставаща след дестилацията на алкохол от ферментирали зърнени култури като царевица. Обикновено се продава като фураж за животни или се използва като добавка за почвата, но високото съдържание на вода го прави тежко, трудно за транспортиране и скъпо за изсушаване.

Бариос Косио научава за мащаба на проблема, докато работи по изследователска програма, свързана с предизвикателствата в областта на храните, енергията и водата в Кентъки.

„Можем да вземем stillage такъв, какъвто е – с много вода – и да превърнем този недостатък в предимство“, казва той. Вместо да изсушават отпадъка, учените използват процес, наречен хидротермална карбонизация, който той описва като подобен на готвене под високо налягане.

Методът използва топлина и налягане, за да преобразува влажната органична материя директно в богати на въглерод твърди вещества.

Въглеродните материали се използват широко в съхранението на енергия, особено в суперкондензаторите. За разлика от батериите, те не са предназначени за дългосрочно съхранение, но могат да освобождават енергия много бързо и издържат на значително повече цикли на зареждане и разреждане.

Предишни изследвания показват, че селскостопански отпадъци като царевични влакна могат да бъдат превърнати в полезен въглерод чрез този процес, но бърбън stillage – който съдържа смес от зърна – не е бил изследван досега.

Бариос Косио и Марсело Гусман – химик в University of Kentucky и ръководител на проекта – работят с дестилерии в Кентъки, Илинойс и Канада, за да съберат проби.

„Първата стъпка беше да се свържем с производителите, да изградим доверие и да ги убедим да ни позволят да направим нещо интересно с този материал“, казва Бариос Косио.

В реактор с обем 10 литра учените използват топлина и налягане, за да превърнат влажния stillage във фин черен прах. След това този прах се обработва при различни условия, за да се създадат два вида въглеродни материали за електроди:

твърд въглерод, който има по-разхлабена структура и позволява съхранение на повече литиеви йони;
активен въглерод, който е силно порест и може да задържа големи количества електрически заряд.
За да докажат концепцията, екипът първо създава стандартни суперкондензатори с електроди от активен въглерод. Тези устройства съхраняват до 48 ватчаса на килограм – ниво, сравнимо с търговските модели.

След това разработват хибридни литиево-йонни суперкондензатори, които комбинират характеристики на батерии и суперкондензатори чрез използване на различни електроди.

В тези устройства учените комбинират активен и твърд въглерод – и двата получени от stillage – и ги обогатяват с литиеви йони.

Резултатът е значително подобрение – устройствата могат да съхраняват до 25 пъти повече енергия на килограм в сравнение с традиционните суперкондензатори.

„За мен беше огромно откритие, че от този отпадък могат да се създават хибридни устройства“, казва Бариос Косио. „Те не са често срещани и не се създават лесно.“

Гусман отбелязва, че проектът показва как местни индустриални проблеми могат да бъдат свързани с глобалните енергийни нужди.

„Този проект ни позволи да свържем реален индустриален проблем с по-широките енергийни предизвикателства“, казва той.

Сега учените изследват как точно се съхранява енергията в тези устройства, за да подобрят дизайна им за евентуално търговско приложение.

Планират се и анализи на жизнения цикъл, икономическата ефективност и възможността за мащабиране на процеса.

В дългосрочен план екипът се надява технологията да помогне за стабилизиране на електропреносните мрежи при увеличаване на дела на възобновяемите енергийни източници – превръщайки един от най-големите отпадъчни потоци в Кентъки в ценен енергиен ресурс.

Снимката е илюстративна