Uno scienziato vietnamita utilizza la lolla di riso per creare batterie ricaricabili.

Việt Nam•03/08/2023

Utilizzando la pula di riso, il team di ricerca guidato dalla professoressa associata Dr. Le My Loan Phung ha progettato un materiale per la produzione di batterie agli ioni di litio a basso costo.

La ricerca è stata condotta dalla Prof.ssa Associata Dr.ssa Le My Loan Phung, della Facoltà di Scienze dell'Università Nazionale del Vietnam di Ho Chi Minh City (APCLab), e dai suoi colleghi a partire dal 2020.

Ha spiegato che la lolla di riso contiene in media circa il 10,6% di silice (SiO2). Si tratta di un componente importante che può essere utilizzato per la produzione di batterie ricaricabili agli ioni di litio. Il gruppo ha proposto, e ottenuto finanziamenti dal Vingroup Innovation Fund (VinIF), di studiare un processo per la sintesi di materiali per elettrodi a partire dalla lolla di riso, al fine di produrre batterie ricaricabili agli ioni di litio da 4V in versione a bottone e a sacchetto. Le batterie a bottone sono utilizzate in orologi, cardiofrequenzimetri, personal computer, mentre le batterie a sacchetto sono impiegate in telefoni e altri dispositivi elettronici compatti.

*Il dottor Phung lavora in una camera a vuoto, assemblando batterie a bottone. Foto: fornita dall'intervistato.*

Il team di ricerca ha prelevato lolla di riso dal distretto di Tan Tru (provincia di Long An), l'ha lavata e asciugata, quindi l'ha riscaldata per un'ora in atmosfera inerte. La lolla è stata poi finemente macinata fino a ottenere cenere di lolla di riso, che è stata miscelata con idrossido di potassio solido (KOH). Questa miscela è stata quindi riscaldata nuovamente in atmosfera inerte, macinata e lavata. Dopo l'essiccazione, il prodotto finale è una polvere secca di colore grigio scuro, nota anche come materiale composito di silicato di carbonio (C/SiO2).

Il team ha sviluppato un processo di sintesi in grado di produrre 350 g di materiale C/SiO2 da 1 kg di lolla di riso, con un prezzo di vendita di circa 50 dollari/1000 g. Dopo due anni di produzione sperimentale, il team di ricerca ha perfezionato la tecnologia per l'assemblaggio di batterie complete a bottone e a sacchetto utilizzando il materiale C/SiO2 derivato dalla lolla di riso.

*Schema del processo di fabbricazione del materiale a base di silice. Foto: Gruppo di ricerca*

Il professore associato Phung ha spiegato che il materiale a base di silice ha una struttura porosa che permette agli ioni di litio di muoversi e incastrarsi al suo interno, convertendosi in energia elettrica. APCLab sfrutta questa proprietà del materiale per progettare una struttura adatta a diverse applicazioni di batterie ricaricabili. A seconda del tipo di batteria, il materiale viene progettato per calcolare la quantità necessaria. In genere, ogni batteria a bottone richiede solo poche decine di milligrammi di lolla di riso, mentre le batterie più grandi ne richiedono circa 10-20 grammi.

Attualmente, la maggior parte delle batterie ricaricabili in commercio è realizzata in grafite, un materiale estratto e raffinato dal minerale di carbone. Questo materiale costa circa 100 dollari per 100 grammi e il processo di estrazione può causare inquinamento ambientale.

Il dottor Phung ha valutato che il materiale a base di silice ha il potenziale per sostituire completamente la grafite in termini di costi, efficienza e tutela ambientale. Ciò amplia il mercato potenzialmente redditizio delle lolle di riso e apporta profitti significativi agli agricoltori.

In futuro, il team di ricerca prevede di ottimizzare il prodotto in base al costo economico . Secondo le stime attuali, le batterie a bottone ricavate dalla lolla di riso potrebbero essere vendute a 7-8 dollari ciascuna, mentre le batterie a sacchetto a 30 dollari ciascuna.

*Sono in fase di sperimentazione batterie a bottone realizzate con lolla di riso. Foto: Gruppo di ricerca*

Il professore associato Dr. Nguyen Dinh Quan, responsabile del Laboratorio di Biocarburanti e Biomassa presso l'Università di Tecnologia dell'Università Nazionale del Vietnam di Ho Chi Minh City, ha osservato che la silice è nota per essere un additivo per gli elettrodi delle batterie ricaricabili agli ioni di litio grazie alla sua capacità di aumentarne notevolmente la capacità. Il suo svantaggio è che gli elettrodi sono soggetti a espansione volumetrica, ma questo problema può essere superato utilizzando nanoparticelle di silice. APCLab ha adottato una ricerca simile a livello mondiale per utilizzare la silice sagomata ricavata dalla lolla di riso come additivo per gli elettrodi delle batterie. La silice nella lolla di riso è dispersa a bassa densità; quando la lolla di riso viene decomposta termicamente, forma una miscela di carbonio carbonizzato con silice di dimensioni nanometriche.

"Questo metodo è semplice ma estremamente efficace e, se il progetto di ricerca avrà successo, potrebbe aiutare una potenza produttrice di riso come il Vietnam a creare un significativo valore aggiunto", ha affermato il dottor Quan.

Secondo le statistiche, il Vietnam è il secondo produttore mondiale di riso, con una produzione media stimata di circa 44 milioni di tonnellate all'anno e un contenuto di pula pari a circa il 20-22%, ovvero quasi 9 milioni di tonnellate.

La professoressa associata Dr. Le My Loan Phung ha trascorso sei anni a studiare e fare ricerca nel campo delle batterie ricaricabili in Francia e nove anni lavorando a progetti relativi alle batterie elettrochimiche. È stata invitata a partecipare a una ricerca presso l'Istituto di Chimica e Ingegneria dei Materiali dell'Università di Kyushu, in Giappone, sugli elettroliti per batterie e sullo sviluppo di materiali avanzati per batterie (Consorzio per la Ricerca sui Materiali delle Batterie) presso il Pacific Northwest National Laboratory (USA). La dottoressa ha partecipato e diretto nove progetti di ricerca, ha pubblicato 80 articoli internazionali e 60 nazionali e ha ricevuto numerosi premi e borse di studio di prestigio da organizzazioni rinomate.

Uno scienziato vietnamita utilizza la lolla di riso per creare batterie ricaricabili.

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