学生たちがコーヒーかすから電池を作る

pin - Ảnh 1. — 国際学校（ベトナム国家大学、ハノイ）の学生グループが研究室にいる - 写真：NVCC

コーヒーかす電池は、ハノイ国立大学インターナショナルスクールの学生グループによって開発されました。この製品は最近、「クリエイティブアイデア - スタートアップ Istartup 2025」コンペティションで優勝しました。

新しいアイデア

プロジェクトの創始者で、財務と会計を専攻するグエン・アン・コア氏は、コーヒーかすにはセルロース、ヘミセルロース、リグニンなどの炭素を豊富に含む有機化合物が多く含まれているため、研究チームがコーヒーかすに電気エネルギーを発見したと語った。

しかし、バイオ電池やエネルギー貯蔵装置の電極材料として使用するには、コーヒーかすを加工して活性炭材料に変換する必要があります。

これらの材料は電気伝導性に優れ、環境にも優しいため、電極製造の基盤として適しています。「私たちは、微生物や酵素が有機物を分解して発電するバイオバッテリーの原理に基づいて研究を進め、コーヒーかすがこのプロセスの原料として有望であることを発見しました」とコア氏は述べています。

著名な参考文献の一つは、インドネシア大学のアンヌ・ズルフィア・シャフリアル教授率いる研究チームによる研究です。このチームは、ココナッツの殻から生成された活性炭とコーヒーかすから得られた黒鉛材料を組み合わせて、チタン酸リチウム（LTO）電池を製造することに成功しました。

このバッテリーは、電気自動車のバッテリーの約500kgから200kgに軽量化されただけでなく、フル充電にかかる時間も2時間からわずか30分に短縮されます。

こうしてチームはプロジェクトに着手しました。財務会計を専攻する学生のグエン・ティ・ミン・トランさんが製品の調査と分析を担当しました。トランさんによると、このプロジェクトは調査から製品の運用まで、5段階のプロセスで進められたとのことです。

研究チームはまず、バイオマス電池に関する科学文献の調査を行い、コーヒーかすを収集・処理し、炉や粉砕機などの必要な設備を整備しました。次に、コーヒーかすを熱分解してバイオ炭を生成し、その構造と表面積を分析・最適化することで、最高の効率を達成しました。

チームはこの材料から電極を製造してテストし、銅箔をコーティングするアノードを作成し、バッテリーを組み立てる前に導電性と接着性を確保して、カソード、アノード、電解質、セパレーターのコンポーネントを徹底的にテストし、容量、サイクル寿命、充放電性能を評価しました。

パイロットフェーズの最後に、チームは小規模生産を拡大し、生産能力の向上を目指しながら、コーヒーかす以外のバイオマス源から製品を開発し始めました。

「バッテリーの性能を測定するための予備的な実験室試験をいくつか実施しました。その結果、標準的な実験条件下では、このバッテリーは3ボルト近くの安定した電圧を生成できることが示されました。これは、デジタル時計、センサー、STEM 教育モデルなどの小型電力電子機器に電力を供給するのに十分な電圧です」とトラン氏は述べた。

このページでは、同グループが使用している技術がMFCであるとさらに説明されています。コーヒーかすを含む環境下では、微生物が有機化合物を分解して電子を放出し、2つの電極間を電子が移動することで電流が発生します。

この「2 in 1」のアプローチは、多くの場合、コストを削減し、農業廃棄物を活用し、環境汚染の削減に貢献し、明確な技術的、経済的、社会的価値を備えたベトナムの再生可能エネルギーの新たな方向性を切り開きます。

pin - Ảnh 2. — 研究チームによるコーヒーかすから作られた電池製品 - 写真：NVCC

「業界外」の人が研究をする場合

研究チームのメンバーのほとんどは経済学、経営学、マーケティング学出身者であり、工学出身者ではありません。

経営学を専攻する学生のドアン・アン・ビンさんは、プロジェクトの運営と分析を担当しています。ビンさんによると、学生のほとんどは経済・金融セクター出身ですが、プロジェクト開始当初からこれは科学技術プロジェクトであると認識していたため、化学と電気化学の基礎原理を積極的に学び、同時に工学や材料学の教員や先輩と連携し、相談しながら研究の各段階における正確性を確保したとのことです。

当初、グループも多くの困難に直面しました。特に、英語の専門文書を読んだり、電極構造や生物学的反応を深く理解したりする必要があったのです。しかし、小さなグループに分かれて学習を進め、オープンサイエンスの情報源で自習し、講師の指導を受けたことで、学生たちは徐々に理解を深め、独自の初期実験モデルを設計することができました。

「実際、私たちは経済学者なので、実現可能性分析、市場、商業化モデルを考える上で有利です。エンジニアリングに関しては、将来のプロジェクトで私たちの能力を拡大し、エンジニアリングの学生とつながる機会だと考えています」とビン氏は述べた。

さらに、プロジェクトのマーケティングを担当する国際ビジネス専攻のヌー・ヴー・ズイ氏は、同グループはプロジェクト結果の信頼性を検証し、高めるためにハノイ国立大学の研究ユニットと積極的に協力していると語った。

具体的には、材料分析と活性炭電極の電気伝導率のテストのプロセスが、国際学校の研究室と自然科学大学のいくつかの専門研究室で実行されました。

チームはまた、テスト結果が科学的根拠に基づいており、研究手順に準拠していることを確認するために、材料および再生可能エネルギー分野の講師や専門家から専門的なサポートを受けました。

「現在、電圧、エネルギー密度、生分解性の測定を含む試験は実験室規模でのみ行われています。今後は、国立大学の主要研究室と連携してより詳細な試験を実施し、データの標準化と国際基準の確立を目指し、製品の商業化に役立てていきたいと考えています」と、学生のグエン・アン・コア氏は述べた。

グリーンリビングメッセージ

学生グループによると、このプロジェクトは環境に優しい暮らしについて多くの意味を持つという。国際ビジネス、金融管理、分析を専攻するグエン・ティ・ニュー・クインさんは、読者が自然と調和した暮らしの精神をより深く感じ、捨て去られたように見えるものを大切にし、再生する方法を学んでくれることを願っていると語った。

「一杯のコーヒーかすは、朝のコーヒーを飲んだ後に残るだけでなく、電気自動車や家電製品、そして将来的にはグリーンシティの実現に貢献するエネルギーセルになることができます。これは、一人ひとり、そしてそれぞれの企業が小さなことを地域社会と地球にとって大きな変化に変えていく、循環と責任の哲学です」とクイン氏は語った。