Batterie aus Holzresten

Eine bayrische Firma tüftelt an einem Stromspeicher, dessen Elektrolyt aus dem Holzinhaltsstoff Lignin besteht. Er wäre ökologischer als Lithium-Ionen.

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Holz als Akku?

(Bild: BATMANV / shutterstock.com)

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Lange war Lignin nur ein Abfallprodukt. Nun will die Firma CMBlu aus Alzenau (Bayern) es nutzen, um große Stromspeicher herzustellen. Lignin ist die Substanz im Holz, die in der Zellwand eingelagert ist und fast alle aufragenden Pflanzen stabilisiert: Bäume, Büsche und auch feste Gräser. Jedes Jahr fallen mindestens 60 Millionen Tonnen in der weltweiten Papier- und Zellstoffproduktion an. Ihre Weiterverwendung wäre also sinnvoll.

TR 8/2020

Bisher war das jedoch schwer. Denn zum einen ist Lignin chemisch sehr stabil, lässt sich also schwer in seine Molekülbausteine zerlegen. Zum anderen besteht die Substanz aus drei unterschiedlichen Molekültypen, die je nach Holzart oder Alter der Bäume unterschiedlich vernetzt sind. Jedes Lignin ist also ein wenig anders. Für die Verarbeitung als Rohstoff ist das ein Hindernis.

Die chemische Industrie braucht Gleichförmigkeit, damit "die Produktionsprozesse ungestört ablaufen können und Produkte stets dieselbe Qualität haben", sagt Volker Sieber, Leiter des Lehrstuhls für die Chemie biogener Kunststoffe an der TU München. Bisher wird das Lignin daher meist verbrannt. Nicht umsonst gebe es unter Chemikern den Spruch "Aus Lignin kann man alles machen – nur kein Geld", sagt Sieber.

CMBlue will es trotzdem wagen. Denn die Lignin-Batterien hätten einen Vorteil: Sie könnten deutlich günstiger sein als die heutige Technik für Großspeicher. Und sie könnten Lithium ersetzen – zumindest abseits der Akkus für Laptops oder Elektroautos. Denn der Lithium-Abbau ist oft ein Umweltproblem.

Die Technologie von CMBlue basiert auf der so genannten Redox-Flow-Batterie. Diese enthält flüssige Elektrolyte, die sich In zwei verschiedenen Tanks befinden. Dazwischen liegt eine dünne Membran. Beim Ladevorgang geben die Ionen in der einen Flüssigkeit Elektronen ab, die dann durch die Membran in die andere wandern. Die Energie wird chemisch gespeichert. Wird der Strom wieder gebraucht, läuft der Vorgang umgekehrt ab.

Doch bisher verwendete Elektrolyte sind teuer. Dass ist einer der Gründe, warum die Technologie nicht wirtschaftlich ist. Mit der sogenannten Organic-Flow-Batterie von CMBlue soll sich das ändern. Lignin dient dabei als Vorläufersubstanz für die Elektrolyte. Dass die Methode funktioniert, hat CMBlu bereits gezeigt. Nun treibt das Unternehmen den Ansatz gemeinsam mit dem Autozulieferer Schaeffler voran.

Noch fehlen allerdings Anbieter, die ausreichende Mengen von Lignin in der erforderlichen Reinheit liefern. Doch auch diese Lücke dürfte in nächster Zeit geschlossen werden. Europaweit gibt es inzwischen Projekte, deren Ziel es ist, das Lignin aus der Papierproduktion für hochwertige Anwendungen zu erschließen.

Ein Beispiel ist das 2,9 Millionen Euro schwere EU-Projekt SElectiveLi, in dem Abfall-Lignin mithilfe von elektrischem Strom aufgespalten werden soll. Das Lignin wird dazu in einem Salzbad aufgelöst, und der angelegte Strom knackt nach und nach die Verbindungen zwischen den Atomen.

Korrektur, 20.7.2020, 9.20 Uhr: Im ersten Absatz wurde die Beschreibung von Lignin präzisiert. jle

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(rot)