Ökologischer Stromspeicher aus Vanillin

„Hochskalierbar und für kontinuierliche Produktion geeignet“

Forschende der TU Graz haben einen Weg gefunden, den Aromastoff Vanillin in ein redoxaktives Elektrolytmaterial für Flüssigbatterien zu verwandeln. Die Technologie sei ein wichtiger Schritt in Richtung ökologisch nachhaltiger Energiespeicher, wie Christoph Pelzl von der TU Graz am 01.10.2020 beschreibt.

TU Graz-Forscher Stefan Spirk hat einen Weg gefunden, flüssige Elektrolyte in Redox-Flow-Batterien durch Vanillin zu ersetzen – Foto © Lunghammer, TU Graz

Es sei ein „bahnbrechender Erfolg im Bereich nachhaltiger Energiespeicher-Technologien“, wie Stefan Spirk vom Institut für Biobasierte Produkte und Papiertechnik der TU Graz es formuliert. Er und sein Team haben es geschafft, Redox-Flow-Batterien umweltfreundlicher zu machen, indem sie deren Kernelement – flüssige Elektrolyte, deren Komponenten zumeist aus ökologisch bedenklichen Schwermetallen oder seltenen Erden bestehen – durch herkömmliches Vanillin ersetzen, wie es auch in Vanillekipferl enthalten ist.

Nachhaltiger Energiespeicher

Vanillin, ein gängiger Aromastoff, ist eine der wenigen Feinchemikalien, die derzeit aus Lignin gewonnen wird. Spirk und sein Team veredeln Vanillin mithilfe von milder und grüner Chemie ohne den Einsatz von giftigen und teuren Metallkatalysatoren in ein redoxaktives Material, das so in Flow-Batterien eingesetzt werden kann. Der Prozess funktioniert bei Raumtemperatur und kann mit gewöhnlichen Haushaltschemikalien umgesetzt werden. Vanillin sei außerdem in großer Menge vorhanden. „Einerseits können wir es im Supermarkt kaufen, andererseits aber auch mithilfe einer simplen Reaktion von Lignin abspalten, das wiederum in großen Mengen in der Papierproduktion als Abfall anfällt.“

Patentierung und Kommerzialisierung

Der Abspaltungs- und der Veredelungsprozess wurde patentiert und die erfolgreichen Testergebnisse im Journal „Angewandte Chemie“ publiziert. Jetzt wollen die Forschenden die Technologie kommerzialisieren, zumal das Verfahren hochskalierbar und für eine kontinuierliche Produktion geeignet ist.

Spirk erklärt: „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. Das was nicht gebraucht wird, kann in weiterer Folge in den regulären Kreislauf zurückfließen und wie gewohnt energetisch genutzt werden. Wir sind in konkreten Gesprächen mit Mondi AG, einem weltweit führenden Hersteller von papierbasierten Produkten, der sehr großes Interesse an der Technologie zeigt.“

Für die finale Umsetzung müsse man die Technologie im Echtbetrieb testen. Man sei nun auf der Suche nach Energieversorgungsunternehmen, die die Redox-Flow-Technologie des Start-ups in seine Infrastruktur einbauen und somit das Netz entlasteten.

Spirk ist überzeugt vom Gelingen, denn: „Wir können die Wertschöpfungskette rund um die Beschaffung der Rohstoffe und der Bauteile bis hin zur Stromerzeugung regional halten, Speicherkapazitäten bis zu 800 Megawattstunden ermöglichen, das Stromnetz entlasten und einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.“

Flüssigbatterie als Puzzlestein für Energiewende

Für den Ausbau von erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarkraft sei die Redox-Flow-Technologie ein wichtiger Puzzlestein, da sie sich durch das Speichern großer Energiemengen auszeichne und somit Spannungsspitzen im Stromnetz abfedern könne, so die Forscher aus Graz. Außerdem eignen sich die Batterien als Backup-Speicher für stationäre Anwendungen wie Kraftwerke, Krankenhäuser, Mobilfunkanlagen oder E-Tankstellen. Redox-Flow-Batterien seien leichter skalierbar, weniger giftig, besser recyclebar und feuerfester als Lithium-Ionen-Batterien. Weitere große Vorteile seien ihre hohe Lebenserwartung und die geringe Selbstentladung.

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