Европейский проект START совершает прорыв в области термоэлектрических материалов, открывая путь к производству энергии из промышленных отходов. Исследователи разработали технологию создания высокоэффективных элементов на основе тетраэдрита – минерала, извлекаемого из отходов горнодобывающей промышленности. Этот подход соответствует целям устойчивого развития ЕС и принципам экономики замкнутого цикла, снижая зависимость от импортного сырья.
Ключевая особенность новой технологии – полный отказ от теллура, редкого и геополитически чувствительного элемента, который лежит в основе большинства современных термоэлектрических систем. Термоэлектрические материалы способны напрямую преобразовывать бросовое тепло в электричество. Решение от проекта START не только использует доступные в Европе вторичные ресурсы, но и предлагает более устойчивую альтернативу коммерческим аналогам, чьи цепочки поставок остаются ненадежными.
В рамках проекта уже достигнуты значительные успехи. С помощью масштабируемых промышленных методов, таких как высокоэнергетическое шаровое измельчение и искровое плазменное спекание, были созданы опытные образцы. Эффективность синтетического образца на основе тетраэдрита достигла рекордного значения 1,16, а материал, полученный из минерального концентрата, показал близкий результат – 0,97. Эти показатели сопоставимы с лучшими коммерческими системами на основе теллурида свинца или висмута. Успешная переработка более 40 кг минерального концентрата подтвердила жизнеспособность концепции «от отходов к энергии».
Оценка жизненного цикла показала значительные экологические преимущества новой технологии. Производство модулей на основе тетраэдрита приводит к гораздо меньшим выбросам CO2 – 63 кг эквивалента СО2 по сравнению с 329 кг и 99 кг для модулей из теллурида висмута и свинца соответственно. Новые материалы также оказались значительно безопаснее для здоровья человека: их показатель канцерогенной токсичности почти в 25 раз ниже, чем у аналогов из BiTe. Кроме того, они минимально влияют на истощение минеральных ресурсов.
Проект вступает в завершающую стадию, в ходе которой будет собран и протестирован первый прототип термоэлектрического генератора. Его конструкция была оптимизирована с помощью компьютерного моделирования в среде COMSOL для применения в системах комбинированного производства тепла и электроэнергии. Размер готового модуля составит примерно 45×45 мм.
В долгосрочной перспективе консорциум START стремится укрепить европейскую термоэлектрическую промышленность и добиться признания этой технологии как важного элемента «зеленого перехода». Проект уже инициировал создание сети COST Action для объединения научного сообщества и планирует учредить специальную организацию для поддержки отрасли и поиска конечных потребителей инновационной продукции.
