Ett safirfärgat färgämne som kallas metylenblått är en vanlig ingrediens i avloppsvatten från textilbruk.

Men forskare från University at Buffalo tror att det kan vara möjligt att ge denna industriella förorening ett andra liv. I en ny studie, de visar att färgämnet, när det är löst i vatten, är bra på att lagra och frigöra energi på kö.

Detta gör föreningen till ett lovande kandidatmaterial för redoxflödesbatterier – stora, uppladdningsbara vätskebaserade batterier som skulle kunna göra det möjligt för framtida vindkraftsparker och solenergihus att lagra el för lugna eller regniga dagar.

Forskningen dök upp online den 13 augusti i tidskriften ChemElectroChem .

"Metylenblått är ett flitigt använt färgämne. Det kan vara skadligt för hälsan, så det är inget du vill dumpa i miljön utan att behandla det, " säger chefsforskaren Timothy Cook, Ph.D., biträdande professor i kemi vid UB College of Arts and Sciences. "Det har gjorts mycket arbete på sätt att binda metylenblått ur vattnet, men problemet med många av dessa metoder är att de är dyra och genererar andra typer av avfallsprodukter."

"Men tänk om istället för att bara rensa upp vattnet, kan vi hitta ett nytt sätt att använda det? Det var det som verkligen motiverade detta projekt, " säger första författaren Anjula Kosswattaarachchi, en UB Ph.D. student i kemi.

Upcycling metylenblått—och avloppsvatten?

Studien är bara det första steget i att bedöma hur – och om – metylenblått från industriellt avloppsvatten kan användas i batterier.

"För att detta ska vara praktiskt, vi skulle behöva undvika den kostsamma processen att utvinna färgen från vattnet, " säger Cook. "En av de saker vi är intresserade av är om det kan finnas ett sätt att bokstavligen återanvända själva avloppsvattnet.

"Inom textiltillverkning, det finns salter i avloppsvattnet. Vanligtvis, för att få ett redoxflödesbatteri att fungera, du måste tillsätta salt som en stödjande elektrolyt, så saltet i avloppsvattnet kan vara en inbyggd lösning. Allt detta är spekulativt just nu:vi vet inte om det kommer att fungera eftersom vi inte har testat det än."

Vad Cook och Kosswattaarachchi har visat – hittills – är att metylenblått är bra på viktiga uppgifter i samband med energilagring. I experiment, forskarna byggde två enkla batterier som använde färgämnet – löst i saltvatten – för att fånga, lagra och frigöra elektroner (alla viktiga jobb i en kraftcells liv).

Det första batteriet som forskarna tillverkade fungerade med nästan perfekt effektivitet när det laddades och tömdes 50 gånger:all elektrisk energi som forskarna lade in, de kom också ut, för det mesta.

Över tid, dock, batteriets kapacitet att lagra energi minskade när molekyler av metylenblått fastnade på ett membran som var avgörande för enhetens korrekta funktion.

Att välja ett nytt membranmaterial löste detta problem i forskarnas andra batteri. Denna enhet bibehöll den nästan perfekta effektiviteten hos den första modellen, men hade ingen märkbar nedgång i energilagringskapacitet under 12 cykler av laddning och urladdning.

Resultaten betyder att metylenblått är ett livskraftigt material för flytande batterier. Med detta etablerat, teamet hoppas kunna ta forskningen ett steg längre genom att få riktigt avloppsvatten från ett textilbruk som använder färgämnet.

"Vi skulle vilja förånga avloppsvattnet till en mer koncentrerad lösning som innehåller metylenblått och salterna, som sedan kan testas direkt i ett batteri, " säger Cook.

I Sri Lankas textilindustri, en personlig koppling till studien

Projektet är viktigt för Kosswattaarachchi ur personlig synvinkel:Innan du kommer till UB, hon arbetade med textil, utveckla ny tygteknologi för Sri Lanka Institute of Nanotechnology (SLINTEC).

Textilier är en av landets viktigaste ekonomiska sektorer, och branschen skapar många jobb. Men föroreningar är en nackdel, med avloppsvatten en miljöhänsyn.

"Vi tror att detta arbete skulle kunna sätta grunden för en alternativ väg för avloppsvattenhantering, banar väg för en grön energilagringsteknik, " säger Kosswattaarachchi.