Gi eller ta imot elektroner

– Innsiden av et batteri er som regel to deler, som hver er laget av to ulike stoffer som har forskjellige kjemiske egenskaper. En av disse egenskapene er hvor hardt stoffet holder på elektroner, sier Haugland.

Han forklarer at elektroner er små partikler med negativ ladning, og disse er som regel en del av atomer i stoffene rundt oss. Noen stoffer kan gi fra seg elektroner, og andre kan ta imot dem.

Når elektroner strømmer fra et stoff til et annet, som gjennom en ledning eller et apparat som er koblet til de to polene på batteriet, er det dette vi kaller elektrisk strøm.

Disse stoffene som gir fra seg og tar imot elektroner er oftest metaller. Metaller fungerer fint til denne bruken fordi de er ekstra gode til nettopp dette med å bytte på elektroner og skape en elektrisk strøm – og til å bytte elektronene tilbake igjen når vi lader opp batteriet.

Skader natur og mennesker

Dessverre er det også sånn at metaller ofte er miljøskadelige om de blir sluppet ut i naturen. Man utvinner dessuten ofte metaller gjennom gruvedrift, og dette kan ha skadelige følger for nærmiljøet, dyre- og planteliv, og andre typer aktivitet, som for eksempel landbruk eller reindriftsnæringen.

– Noen metaller kommer også fra områder i verden med mye krig og konflikt, og det kan være vanskelig å vite om utvinningen av disse metallene har blitt gjort på en måte som har ført til at mennesker har blitt utnyttet eller skadet, sier forskeren.

I tillegg til alt dette, er det også rett og slett sånn at vi ikke har nok av de riktige metallene på jorda til å lage alle de nye batteriene vi vil trenge fremover.

Nedbrytbare batterier fra naturen

Derfor er vi nødt til å se oss om etter andre måter å lage batterier på. Vi er nemlig avhengig av batterier, for å kunne fortsette å bytte ut maskiner som slipper ut mye CO₂, som for eksempel biler og annet som går på bensin og diesel.

Haugland og andre forskere på UiT jobber nå med en mulig løsning på denne utfordringen.

– En av våre idéer er å erstatte metallene i batterier med organiske stoffer som er skreddersydd for å kunne ta imot og gi fra seg elektroner, akkurat som metallene kan.

Men organiske materialer er bygget opp av grunnstoffer som karbon, oksygen, hydrogen og nitrogen, som det finnes masse av på jorda. Som regel er disse stoffene heller ikke like miljøskadelige som metaller, de kan brytes ned i naturen, og vi trenger ikke å utvinne dem med gruvedrift.

Så organiske batterier er derfor mye mer miljøvennlige og bærekraftige enn de gammeldagse metall-batteriene.

Tester batterier på lab

Forskerne jobber nå på laben på UiT med å lage disse ulike organiske stoffene.

– Vi blander ulike stoffer sammen og gjør kjemiske eksperimenter for å lage nye stoffer, som aldri har eksistert før. Disse nye stoffene tester vi i små modellbatterier, for å se blant annet hvor mye strøm de kan lagre, hvor effektive de er til å levere strømmen (altså hvor mange volt man kan få), og hvor gode de er til å la seg lade opp igjen og igjen, sier batteri-forskeren.

Til slutt håper de å finne det perfekte stoffet, som de kan begynne å putte inni nye typer batterier.

Dette kan være både små, bærbare batterier som i en mobiltelefon, men det kan også være kjempestore batterier som kan lagre sol- og vindkraft over lang tid, så vi kan bruke strømmen når vi trenger den.

Løser flere problemer

Foreløpig lager forskerne disse organiske batteri-stoffene fra kjemikalier som lages av olje, rett og slett fordi det er enklere.

– Men når vi har funnet ut akkurat hvilke stoffer som er de beste, er planen vår å finne en måte å lage dem med å bruke naturlige råvarer som ikke er olje-basert, sier Haugland.

Han sier at de aller helst vil vi bruke avfallsstoffer, altså søppel som noen vil kaste, som for eksempel noen typer trespon eller fiskeavfall.

– Sånn løser vi flere problemer samtidig: Vi gjør søppel om til noe verdifullt og nyttig, vi unngår skadelig metallutvinning, og vi gjør det enklere å gjennomføre overgangen til en verden hvor vi bruker rene energikilder, sier han.  

Tenk om vi kan få til alt dette bare med å putte matavfall inni mobiltelefonene våre!