De gör batterier av kaffesump

Tänk om din kopp kaffe kan bidra till en fossilfri framtid? Ett projekt inom BioInnovation har testat att använda kaffesump som alternativ till fossil grafit i batteritillverkningen, och resultaten visar att idén faktiskt fungerar.

Kaffesumpen är torr, pressad och finns i otroliga mängder. En perfekt biobaserad råvara, konstaterade forskaren Illia Dobryden, när han tog sin sedvanliga morgonkopp från kaffeautomaten på Rise huvudkontor i Stockholm. Som forskare med särskilt intresse för biobaserade batterier, slogs han av idén att kaffesumpen kanske kan ersätta den fossila grafit som används i natriumjonbatterier. Det hela blev starten på ett BioInnovation-projekt som Rise har genomfört, tillsammans med kaffeleverantören Selecta och batteritillverkaren Granode Materials. Målet med projektet var att ta fram en första prototyp och det lyckades.

– Globalt ger kaffe 17 miljoner ton avfall per år och avfallet finns tillgängligt lokalt. Tänk om vi istället skulle få in kaffesumpen i den cirkulära ekonomin och dessutom bidra till en batteritillverkning, som i högre grad består av fossilfria material. I och med elektrifieringen finns det ett enormt och ökande behov av råvara till batterier. Vi ser stark potential i det här projektet, säger Illia Dobryden. 
 
Han beskriver hur kaffesumpen i Rise labb först omvandlades till hårt kol genom att i en kontrollerad syrefri miljö hettas upp till tusen grader. Det hårda kolet användes sedan för att tillverka prototyper av natriumjonbatterier. 

Från avfall till prototyp

Ulf Gustafsson, som är hållbarhetsansvarig på Selecta Norden, sitter nu med prototypen av ett ”kaffesump-batteri” i sin hand.

– Det är rätt otroligt att vi nu har ett allra första batteri. Vi kan redan göra hårt kol av träindustrins ligninrester, men ligninet ska användas till så mycket och här har vi istället en råvara som inte gör nytta på annat håll. Tänk att något som idag är en kostnad att ta rätt på, kan bli en intäktskälla och användas till en så samhällskritisk verksamhet som batteriproduktion, säger Ulf Gustafsson.

Söker medel till fortsatt forskning

Ytterligare en sak som talar för en sådan här lösning är den geopolitiska dimensionen. Det menar vd Lars Schedin på projektparten Granode Materials,. I deras unika mekaniska produktionsprocess, används en kombination av grafit och kisel för att tillverka anoder till bilbatterier. Att använda kisel istället för grafit ger en högre energidensitet, vilket innebär att batterier får lägre vikt utan att tappa i kapacitet. Men all grafit kan inte ersättas av kisel och ett möjligt spår skulle kunna vara att ersätta den återstående grafiten med kaffesump. 

– Samtidigt som vi blir alltmer beroende av grafit i batterier, solceller etcetera, så kontrolleras grafiten nästan i sin helhet av Kina i dag och vi ser i detta nu hur de begränsar grafitexporten. Det gör hela samhället sårbart och kan få kraftiga konsekvenser för batteriproduktionen och i förlängningen elektrifieringen, säger Lars Schedin och tillägger:

– Produktionen av anoder orsakar idag stora utsläpp av koldioxidekvivalenter (CO2eq). Genom att använda en fossilfri råvara som kaffesump kan vi med vår process tillverka en anod som har väsentligt mycket lägre utsläpp.

Hur ”kaffesump-batteriet” presterar i detalj är inte offentligt, men forskarna ser alltså stor potential och söker medel för att fortsätta utforska de kvarstående utmaningarna i ett mer omfattande projekt. Till utmaningarna hör att bara 20 procent av kaffesumpen omvandlas till hårt kol, att kaffe från olika länder och med olika rostning beter sig olika och att hårt kol av kaffesump har lägre energidensitet än grafit.

Regelverk kan försvåra cirkulära lösningar

Marie-Claude Béland som är forsknings- och affärsutvecklare på Rise, ser också ett behov av att studera de logistiska utmaningarna. I transporten av kaffesumpen ligger en stor del av kostnaden och nuvarande lagstiftning ser kaffesump som avfall. Det innebär att en aktör som Selecta, som effektivt skulle kunna samla in sumpen, i dagsläget inte får göra det.

– Regelverket är anpassat till en linjär ekonomi och sätter delvis krokben för cirkulära lösningar. Vi måste undersöka hur vi kan samla in och hantera den här strömmen på ett ekonomiskt hållbart sätt. Det finns ett stort värde i sumpen, med rätt logistik och teknik kan vi skapa en hållbar och lönsam lösning, säger Marie-Claude Béland.