Batterie-zurück: Batterie sucht Rohstoff – Kuriose Batterie-Ideen aus aller Welt

Aufgrund der weltweit ungleichen Verteilung der Rohstoffvorkommen sowie der Begrenztheit der Rohstoffe ist es besonders wichtig, nicht nur neue Recycling-Technologien zu entwickeln, sondern auch alternative Stoffe für die zukünftige Batterieproduktion zu finden. Das ist einerseits für die Rohstoffunabhängigkeit der Länder, andererseits für den Schutz der Umwelt und der natürlichen Ressourcen wichtig. Forschende auf der ganzen Welt suchen momentan nach Verfahren und Materialien, die sowohl diese wertvollen Batterierohstoffe in hoher Qualität ersetzten können als auch wirtschaftlich sinnvoll einsetzbar sind. Neben bekannten und vielversprechenden Anwärtern wie Natrium, Kalium und Zink werden auch Allerweltsmaterialien wie Kochsalz oder Luft näher unter die Forschungslupe genommen, um zu untersuchen, ob sie zukünftig als Alternativen dienen könnten.

Hier stellen wir einige – teilweise etwas kuriose – Ideen für zukünftige Batterie-Materialien vor.

Urlaubsfeeling für Energiespeichersysteme

• Sand: Ein finnisches Start-up hat die Jahrhunderte alte Verwendung von Elementen als Energiespeicher genutzt und eine Sand-Batterie entwickelt. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien kann der Sand die Energie wochen- oder monatelang speichern, was sich als besonders praktisch bei der Unterstützung der Fernwärmenetze herausstellt. Der vergleichsweise günstige Rohstoff kann von überall genommen werden – egal ob Reste von einer Baustelle oder von Sanddünen.
• Hummer: Klingt lecker und ist außerdem ganz schön energiegeladen – Forschende aus den USA haben eine Batterie aus Panzern von Schalentieren wie Hummern und Krebsen entwickelt. Das Chinin bzw. Chitosan aus den Panzern wird mit Zink kombiniert, um eine Batterie mit langem Lebenszyklus und ohne Kobalt oder Nickel herzustellen. Die aus Meeresfruchtabfällen gewonnene Zinkbatterie ist biologisch und innerhalb weniger Monate abbaubar und lässt lediglich Zink statt schädlichem Blei oder Lithium zurück.

Elementar für die Zukunft

• Holz: Um dem Verbrauch seltener Rohstoffe und der Produktion mit kritischen Metallen wie Lithium, Kobalt oder Mangan entgegenzuwirken, forschen u.a. deutsche Wissenschaftler*innen an einer Batterie aus Abfallstoffen aus der Holzwirtschaft. In einem chemischen Verfahren wird das im Holz enthaltene Lignin zu Hartkohlenstoff verarbeitet. Der Hartkohlenstoff kann in Akkus das Material Graphit ersetzen, aus dem die meisten Anoden produziert werden. Lignin kann auch aus Bambus, Sträuchern und vielen anderen Pflanzen gewonnen werden.
• Luft: Als Primärbatterien (Einwegzellen) gibt es schon kommerziell verfügbare Metall-Luft-Batterien, die u. a. als Knopfzellen in Hörgeräten Anwendung finden. Als wiederaufladbare Akku-Variante müssen noch Herausforderungen in der Entwicklung bezwungen werden, sie versprechen aber eine große Speicherkapazität und lange Lebensdauer. In den Metall-Luft-Batterien ist gasförmiger Sauerstoff die aktive Komponente. Potentiell dienen Zink, Calcium oder Natrium als Alternativen zu dem metallischen Bestandteil Lithium.

Aus der Küche in die Batterie

• Salz: Hier ist vor allem das Natrium elementar, welches aufgelöst als Kochsalz (Natriumchlorid) massenweise im Meer zu finden ist. Batterien mit Kochsalz als Grundbestandteil wären vermutlich günstiger als die Lithium-Variante. Aber auch sicherer, da Salz nicht entzündlich ist. Gleichzeitig hätten sie einen langen Lebenszyklus und würden ohne seltene Erden auskommen. Der Haken: Sie wären wesentlich schwerer und daher ungeeignet für beispielsweise E-Rad oder E-Auto. Für stationäre Speicher wie Solaranlagen wiederum könnten sie ideal sein.
• Vanillin: Vanillin ist nicht nur in vielen Kuchen, sondern auch auf der Welt in großen Mengen vorhanden. Durch ein umweltfreundliches, chemisches Verfahren ist es Forschenden gelungen, Vanillin in sogenanntes redoxatives Material umzuwandeln. Dieses Material wird vor allem in "Redox-Flow-Batterien" verwendet, die beispielsweise überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energiequellen speichern können. Durch diesen Ansatz könnte zukünftig auf kritische oder umweltschädliche Rohstoffe verzichtet werden.

Total abgespaced!

• Schwarze Löcher: Bisher eher eine Idee aus einem Science-Fiction-Film – aber nicht weniger spannend: Hypothetisch existierende Mikro-Schwarze-Löcher ("Schwarze Quantenlöcher") könnten als extrem dichte Energiespeicher dienen. Diese geladenen, winzigen Schwarzen Löcher könnten in Zellen gepackt werden, wobei ihre elektromagnetische Abstoßung die Schwerkraft ausgleicht und so eine stabile Form der Energiespeicherung ermöglicht. Bei einer kontrollierten Verschmelzung dieser unterschiedlich geladener Schwarzer Löcher könnte eine sehr große Menge an Energie freigesetzt werden. Eine solche Batterie könnte eine Familie über Jahrzehnte hinweg versorgen.

 

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Foto: Batterie-zurück