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StartseiteForschung aktuellBatterie für den Komposthaufen25.06.2021

StromspeicherBatterie für den Komposthaufen

Alle wissen: Batterien sind giftig und gehören nicht in den Hausmüll. Doch wie wäre es mit einem Akku, der sich auf dem Komposthaufen entsorgen lässt? Ein Schweizer Forschungsteam hat nun den Prototypen einer solchen biologisch abbaubaren Batterie gebaut. Sie ist zudem auch noch günstig.

Von Frank Grotelüschen

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Batterie liegt auf brauner Gartenerde (Gian Vaitl / Empa)
Die kompostierbare Batterie besteht aus Zellulose und anderen ungiftigen Komponenten. (Gian Vaitl / Empa)
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Was der Materialforscher Xavier Aeby da in den Händen hält, erinnert an ein Pflaster: Es ist dünn und biegsam und außerdem – trotz der schwarzen Färbung – ein wenig durchscheinend, fast schon transparent. Es ist der Prototyp einer besonderen Batterie: Sie ist kompostierbar, sagt Aebys Chef Gustav Nyström von der EMPA, der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, einem renommierten staatlichen Institut in der Schweiz.

"Bei Batterien besteht die Gefahr, dass sie nicht immer richtig entsorgt werden oder sogar irgendwo in der Umwelt landen. Hier könnte unser System eine deutliche Verbesserung bringen."

Xavier Aeby und Gustav Nyström halten einen Korb mit Erde in der Hand, im dem sie die komplett gedruckte, biologisch abbaubare Batterie präsentieren (Gian Vaitl / Empa)Xavier Aeby und Gustav Nyström haben die komplett gedruckte, biologisch abbaubare Batterie entwickelt. (Gian Vaitl / Empa)

Herkömmliche Batterien können giftige Stoffe enthalten, Quecksilber, Cadmium oder Blei, und gehören deshalb nicht in den Hausmüll. Eine Batterie, die sich einfach so wegwerfen lässt, muss aus biologisch abbaubaren Materialien bestehen. Nach einigem Tüfteln stießen Nyström und Aeby auf folgende Rezeptur:

"Wir verwenden Zellulose als Basis. Die Elektroden bestehen aus Zellulose und Aktivkohle. Und der Elektrolyt setzt sich aus Glycerin und Kochsalz zusammen."

Zellulose, das ist der Hauptbestandteil von Holz und Papier. So gesehen lässt sich der Prototyp getrost als Papierbatterie bezeichnen. Wie aber lassen sich all die Bestandteile so zusammenfügen, dass eine Batterie draus wird? Die Antwort: mit einem handelsüblichen, leicht modifizierten 3D-Drucker.

Batterie aus dem Drucker

"Dieser 3D-Druck war die größte Herausforderung. Damit haben wir die meiste Zeit verbracht: all die verschiedenen Komponenten in einem einzigen Arbeitsschritt drucken zu können."

Bei Labortests überstand die Zellulose-Batterie Tausende von Ladezyklen und lieferte immerhin genug Strom für eine Digitaluhr. Nur: Sollte sie sich wie erhofft von selbst zersetzen? Um das herauszufinden, vergruben Aeby und Nyström einige Prototypen in einer Art Komposthaufen. Das Resultat:

"Es dauert etwa 60 Tage, dann hatte der Prototyp sich zu 50 Prozent aufgelöst. Übrig blieben noch einige Kohlenstoffreste."

"Und auch die zersetzen sich irgendwann, wenn auch deutlich langsamer."

Stärken dort, wo es auf den Preis ankommt

Für Anwendungen in Smartphones oder Elektroautos ist das neue Patent allerdings viel zu schwachbrüstig. Stattdessen könnte es dort zur Anwendung kommen, wo es auf einen günstigen Preis ankommt.

"Zum Beispiel bei Paketen. Dort ließen sich diese Batterien mit Temperatur- oder Feuchtigkeitssensoren kombinieren, und die könnten dann empfindliche Güter entlang der Lieferkette verfolgen. Solche Sensoren dürften in den nächsten zehn Jahre verstärkt aufkommen."

Taugen könnte die Wegwerf-Batterie auch als Stromquelle für Umwelt- oder Agrar-Sensoren. Zuvor aber gibt es noch eine Herausforderung zu meistern – und zwar wie sich die Papierbatterie möglichst billig und in großen Stückzahlen herstellen lässt. Für stärkere Batterien etwa für Elektroautos wird die Biobatterie allerdings nicht taugen, auch langfristig nicht. Hier arbeitet die Branche stattdessen an einem schlüssigen Recyclingkonzept.

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