Es ist ein Dilemma. Auf der einen Seite Elektromobilität die umweltfreundlichere Zukunft, auf der anderen Seite ist die Akkuproduktion auch eine der umweltschädlichsten Industrien. Es sind jedoch Bio-Batterien in Entwicklung, die deutlich umweltfreundlicher sind und dabei zum Teil auch noch höhere Kapazitäten erreichen können. Haben die Lithium-Ionen-Akkus in Zukunft ausgedient?
Wir zeigen euch einige der vielversprechendsten Ansätze, auch wenn sie im Alltag erst langsam Einzug erhalten.
Bio-Akku aus Bakterien
Lebewesen sind wahre Kraftwerke. Durch einen rein biologischen Stoffwechsel erzeugen sie genug Energie, um durch den Tag zu kommen. Wäre doch toll, diese Prozesse für Stromgewinnung einzusetzten oder? Keine Angst: Wir wollen keine Hamster in Laufräder setzen.
Es gibt mittlerweile erste Bio-Akkus, die sich den Stoffwechsel von Bakterien zu Nutzen machen. Vorteile gibt es gleich mehrere:
Ressourcen-sparend: Das größte Vorteil solcher Batterien ist die Herstellung. Es werden keine seltenen Erde oder anderen wertvollen und schwer zugänglichen Ressourcen benötigt. Stattdessen ahmt die Batterie die Energieerzeugung normaler Zellen nach
Lange Betriebsdauer: Die aktuelle Variante der Bakterien-Batterie konnte die Betriebszeit von einigen Stunden auf mehrere Wochen erhöhen. Dabei arbeiten drei verschiedene Bakterientypen zusammen, die über längeren Zeitraum Energie produzieren. Die erste Schicht erzeugt dabei Energie aus Fotosynthese. Das eignet sich besonders gut für Geräte an abgelegenen Orten, die autark versorgt werden müssen.
Skalierbarkeit: Die Bakterien-Batterie ist modular aufgebaut und lässt sich je nach Bedarf problemlos skalieren. Für besonders stromhungrige Anwendungsfelder könnte der erzeugte Strom aber dennoch zu gering sein.
Akkus aus Lignin
Stellt euch vor, die Rohstoffe für Bio-Akkus müssten keine tiefen Wunden mehr in die Erde schlagen, sondern basieren auf nachwachsenden Ressourcen – oder noch besser: Aus Abfallprodukten anderer Produktionsketten.
Genau das ist der Fall bei den Lignin-Akkus. Dabei handelt es sich um eine Form der Redox-Flow-Batterien – Flüssigbatterien, die elektrische Energie in Form chemischer Verbindungen speichern. Das funktioniert über zwei Flüssigkeiten, die durch eine Membran getrennt sind, durch die allerdings beim Laden Elektronen von einer Flüssigkeit in die andere abgegeben werden können, wodurch die Energie gespeichert wird.
Das tolle: Das für das Elektrolyt genutzte Lignin fällt in großen Mengen bei der Papierproduktion ab. Es wird zwar auch in der Betonproduktion, als abbaubarer Kunststoff oder als Düngemitteln genutzt, aber noch immer werden gut 98% Lignin verbrannt.
Übrigens: Elektrolyte auf Holzbasis sind weder brennbar noch explosiv und die Entsorgung ist auch noch umweltfreundlicher.
Einen kleinen Haken gibt es trotzdem an der Sache. Bislang sind die Lignin-Akkus nicht sonderlich kompakt. Für Smartphones eignet sich die Technologie also bislang nicht. Allerdings gibt es schon Projekte, die Autobatterien auf Lignin-Basis entwickeln. Unter anderem vom schwedische Unternehmen Northvolt, das passenderweise von zwei ehemaligen Tesla-Managern gegründet wurde.
Durch die quasi grenzenlose Skalierbarkeit von Lignin-Batterien eignen sich diese aber gut für Großstromspeicher, um etwa Fluktuationen in der Erzeugung grünen Stroms auszugleichen.
Bio-Batterien aus Kohlenstoff
Das dritte Beispiel für Bio-Akkus kommt aus Japan. Das Start-Up Power Japan Plus hat mit der Ryden Dual Carbon Battery einen möglichen Gamechanger für den Akku-Markt entwickelt. Die Batterie ist allerdings alles andere als brandneu. Bereits 2014 ging das Unternehmen mit ihrem Produkt auf den Markt.
2017 wurde Power Japan Plus vom ebenfalls japanischen Batterie-Unternehmen PJP Eye übernommen. Basierend auf dieser Technologie sind bereits Single Carbon-Batterien in die Massenproduktion gegangen, bei denen die negative Elektrode aus Kohlenstoff ist. Für 2024 ist die Massenproduktion und Vermarktung des Dual-Carbon-Akkus geplant. Bei dieser Bio-Batterie aus Kohlenstoff sind beiden Elektroden aus Kohlenstoff.
Der Kohlenstoff nutzt dabei Baumwolle und die Batterie verzichtet auf Nickel, Mangan und Kobalt. Beide Batterien sollen auch nach 8.000 Ladezyklen noch immer eine Kapazität von 86 Prozent haben. PJP Eye wirbt zudem bei der Dual Carbon-Batterie mit Klimaneutralität, hoher Sicherheit und sehr schneller Ladezeit. Zu möglichen Einsatzbereichen des Bio-Akkus zählen Elektrofahrzeuge, Elektroflugzeuge und Flugtaxis.
Es tut sich einiges
Ja, unser Energiebedarf ist so hoch wie noch nie und viele technische Geräte des Alltags müssen durch Akkus mit Strom versorgt werden. Neben dem Energiebedarf kommt dabei auch eine große Umweltbelastung durch die Batterie-Produktion.
Doch auch unsere Batterietechnologie entwickelt sich weiter und es gibt immer mehr Alternativen. So ein Wandel dauert allerdings. Die Bio-Batterien haben aktuell weder die Bekanntheit, noch die Produktionskapazitäten, um eine sofortige Umstellung in allen Geräten zu ermöglichen. Eventuell müssen wir dafür aber auch selbst bereit sein, einen zunächst teureren Preis für Produkte zu bezahlen, die als Early Adopter vorangehen.
Image by petovarga via Adobe Stock
Related Articles
Artikel per E-Mail verschicken