NTNU- forskerne Fride Vullum-Bruer, Andreas Nicolai Norberg, Kristin Lønsethagen og Susanne Jäschke jobber for å få på plass en prototype av algematerialet som kan tas videre av industrien. Foto: Mona Sprenger

I fremtiden kan vi få energi fra algeskall

Det er et stort behov for batterier som kan lagre mer energi. Alger kan være en løsning.

– Her ser du algene som vi får inn til laben, sier Andreas Nicolai Norberg, forsker ved Institutt for materialteknologi ved NTNU.

Han viser fram tre små glass i batteri-laben. Det ene er fylt av flytende grønne alger. Det andre er fylt med alger som er renset og tørket. Det tredje er fylt av rent silisiumoksid som kommer fra skallet til algene. Innholdet i glassene håper NTNU-forskerne skal bli til et grønt batteri-eventyr for Norge.

Innholdet i glassene håper NTNU-forskerne skal bli til et grønt batteri-eventyr for Norge. Foto: Mona Sprenger

Innholdet i glassene håper NTNU-forskerne skal bli til et grønt batteri-eventyr for Norge. Foto: Mona Sprenger– Dette kan bli utgangspunkt for en ny, sirkulær økonomi. CO2 fra norsk industri kan fanges og brukes til å dyrke alger, som igjen kan brukes til å lage miljøvennlige batterier og bidra til  den grønne revolusjonen, sier Norberg.

Stort behov for ny teknologi

Et batteri består av to elektroder, en katode og en anode samt en elektrolytt som skiller disse fra hverandre.

– Materialet grafitt har vært brukt i anoden siden 1990-tallet, og industrien har klart å presse ytelsen i denne teknologien så langt som mulig. Det er derfor et stort behov for ny teknologi. Vårt bidrag er at vi erstatter grafitt med rent silisiumoksid som kommer fra skallet til algene, forteller førsteamanuensis ved Institutt for materialteknologi på NTNU, Fride Vullum-Bruer.

Perfekt for batterier

Det er nå fem år siden Vullum-Bruer fikkideen om å teste ut algeskall i batterier.

– De første algene hentet vi fra Trondheimsfjorden. Det var noe grønt gørr, men resultatene viste seg å være langt bedre enn noen hadde trodd, sier Vullum-Bruer.

Hun forteller at algenes konstruksjon er ideell for å lage energieffektive batterier:

– Skallene til algene har en spesiell nano-struktur som gjør at de fungerer godt i batterier. Vi har forsøkt andre typer silisiumoksid som ikke fungerer like godt. Vi skjønner ikke helt hvorfor de ulike typene fungerer forskjellig, men det kan ha noe å gjøre med oppbygningen av skallene på atom-nivå. Dette arbeider vi nå med å finne ut av.

I hovedsak benyttes skallet til kiselalger (silisiumoksid) som vokser naturlig i både saltvann og ferskvann.

Tripler batterienes kapasitet

Foreløpig lager forskerteamet små knappebatterier for hånd, og testingen foregår i liten skala.

– På laben har vi klart å lage anoder som har tre ganger så god kapasitet som dagens grafittanoder har. Det er kapasiteten som avgjør hvor langt man kan kjøre en elbil før man må lade på nytt, forklarer forsker Andreas Nicolai Norberg.

Foreløpig lager forskerteamet små knappebatteri for hånd, og testingen foregår i liten skala. Foto: Mona Sprenger

Foreløpig lager forskerteamet små knappebatteri for hånd, og testingen foregår i liten skala. Foto: Mona Sprenger

Etter hvert som batteriet utvikles, ser forskerne for seg at teknologien kan forbedre alle typer oppladbare litium-ion-batterier. Slike batterier finner man i dag i mobiler, datamaskiner og kjøretøy.

Alger fra norsk CO2

Nå skal alger fra ferrosilisiumprodusenten Finnfjord as i Troms testes ut.

I samarbeidet mellom Smelteverket i Troms og Universitetet i Tromsø dyrkes alger fra CO2i preindustriell skala.

– Det er mye tung industri i Norge som kan produsere alger til batteriproduksjon. Algene fra Finnfjord er litt annerledes enn de vi har testet ut før, men de er i samme familie, sier Norberg.

Grunnforskning og kommersialisering

Å utvikle et nytt batteri er et løp som tar mange år, og det er langt fra lab-hverdagen til industrielt bruk. NTNU har derfor to prosjekter som jobber med å utvikle algebatterier. Et av dem er Diatoma, er et kommersialiseringsprosjekt i regi av NTNU TTO som har fått finansiering fra Forskningsrådets program FORNY.

– Vårt mål er å lage en algebatteri-prototype etter industriell standard. Målet er å skalere opp fra laben og nærme oss det industrielle markedet, sier Susanne Jäschke, Innovation Manager og prosjektleder av Diatoma-prosjektet.

Med seg på laget har hun blant andre Kristin Lønsethagen, Innovation Manager ved NTNU TTO.

– Vi kommer til å jobbe med både material- og celleprodusenter og ser nå etter en større kommersiell partner, forteller Lønsethagen.

Det andre forskningsprosjektet, Bio-degradable Li-ion battery anodes, har fått midler fra Forskningsrådets program NANO2021 til å videreutvikle anodedelen av batterier slik at den består av miljøvennlig, nedbrytbart materiale.

– Gjennom NANO2021-prosjektet, som har et totalbudsjett på rundt 10 millioner kroner, går vi i dybden på teknologien, for å finne ut hvordan dette virkelig fungerer på det grunnleggende nivået i materialet, sierVullum-Bruer.

– Det er magisk at naturen har laget dette materialet for oss, sier Kristin Lønsethagen.