Vanille-Aroma ermöglicht ökologische Stromspeicherung

Nachhaltige Öko-Batterien mit Vanillin

Von einem bahnbrechendem „Erfolg im Bereich nachhaltiger Energiespeicher-Technologien“, berichtet Stefan Spirk vom Institut für Biobasierte Produkte und Papiertechnik in Graz. Sein Forschungsteam fand einen Weg, den aus der Vanille stammenden Aromastoff Vanillin als ökologischen Stromspeicher zu nutzen.

Forschende der TU Graz fanden heraus, dass der Aromastoff Vanillin als ein redoxaktives Elektrolytmaterial für Flüssigbatterien verwendet werden kann. Diese Erkenntnis ist die Grundlage zur Entwicklung von nachhaltigen und ökologischen Stromspeichern. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich im Fachjournal „Angewandte Chemie“ vorgestellt.

Was ist eine Redox-Flow-Batterie?

Eine Redox-Flow-Batterie, auch Flüssigbatterie oder Nasszelle genannt, ist eine Akku, der elektrische Energie in chemischen Verbindungen speichert. Dazu werden zwei Reaktionspartner benötigt, die in getrennten Kreisläufen in der Batterie zirkulieren. An einer gewünschten Stelle findet dann die Reaktion zwischen den Substanzen statt, wobei elektrische Energie frei wird.

Vor- und Nachteile von Redox-Flow-Batterien

Diese Art des Akkumulators ist aufgrund der Bauart eher für größere Verbraucher geeignet. Bislang existieren nur Redox-Flow-Batterien die aufwändige und nicht nachhaltige Reaktionspartner enthalten wie beispielsweise Vanadium, Polysulfid, Brom, Zink oder Uran. Redox-Flow-Batterien sind gegenüber Lithium-Ionen-Batterien leichter skalierbar, weniger giftig, besser recyclebar und feuerfester. Zudem zeichnen sie sich durch eine hohe Lebenserwartung und eine geringe Selbstentladung aus.

Die Vanille-Batterie

Das Team um Forschungsleiter Spirk schaffte nun die Grundlage, um solche Redox-Flow-Batterien umweltfreundlicher zu machen. Statt bedenklichen Schwermetallen und seltenen Erden enthält die Version der österreichischen Arbeitsgruppe nur herkömmliches und umweltfreundliches Vanillin, wie es zum kochen und backen verwendet wird.

Wie kann Vanillin zur Energiespeicherung genutzt werden?

Die Forschenden fanden einen Weg, mithilfe von grüner und milder Chemie Vanillin in ein redoxaktives Material zu veredeln, sodass es in einer Flow-Batterie Schwermetalle und seltene Erden ersetzen kann. Der Plan des Team ist es, Vanillin aus dem Naturstoff Lignin zu gewinnen, der in pflanzlichen Zellwänden eingelagert wird und dadurch die Verholzung der Zelle bewirkt. Lignin fällt in großen Mengen als Abfallstoff bei der Papierherstellung an.

In einem kommenden Projekt möchte das Forschungsteam nun kommerziell nutzbare Vanillin-Batterien auf den Markt bringen. „Der Plan ist, uns mit unserer Anlage an eine Zellstoff-Fabrik dranzuhängen und dort das Vanillin aus dem Lignin, das als Abfall übrigbleibt, zu isolieren“, erklärt Spirk. Durch diesen Prozess könne man die gesamte Produktionskette rund um die Beschaffung der Rohstoffe und der Bauteile bis hin zur Stromerzeugung regional halten.

Wo können die Batterien eingesetzt werden?

Die Vanillin-Batterien können Speicherkapazitäten bis zu 800 Megawattstunden ermöglichen und so „das Stromnetz entlasten und einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten“, führt Spirk fort. Denkbar sei beispielsweise der Einsatz als Stromspeicher für Wind- und Solarkraft oder als Backup-Speicher für Kraftwerke, Krankenhäuser, Mobilfunkanlagen, E-Tankstellen oder ähnliche Einrichtungen. (vb)