Ein Forschungsteam der Universität Jena entwickelt aus Abfällen von Lignin, das als Biopolymer in großen Mengen in Bäumen vorkommt, Materialien, mit denen sich nachhaltige Batterien bauen und recyceln lassen. 

Lignin sorgt dafür, dass das Holz der Bäume stabil bleibt. Verarbeitet man dieses Holz beispielsweise zu Papier, ist nur der Zelluloseanteil des Holzes interessant. Das Lignin, das knapp die Hälfte der Baummasse ausmacht, bleibt dabei übrig. Weltweit fallen dadurch etwa 50 Millionen Tonnen Lignin pro Jahr an – bisher ein Abfallstoff, der überwiegend verbrannt wird. "Es besteht, wie Zellulose und andere Biopolymere, aus Kohlenwasserstoffbausteinen, die sich in der Chemie wesentlich sinnvoller nutzen lassen", erklärt Martin Oschatz von der Universität Jena in einer Pressemitteilung.

Das Forschungsteam hat dazu das Projekt "LignUp" ins Leben gerufen, um Lignin vom Abfallprodukt zum Wertstoff aufzuwerten. Die Carl-Zeiss-Stiftung bezuschusst das Projekt für die nächsten sechs Jahre mit knapp fünf Millionen Euro. Das Team hat sich vor allem auf den Einsatz von Funktionsmaterialien fokussiert, mit denen Energiespeicher nachhaltiger gestaltet werden sollen. Konkret geht es um die Suche nach neuen Batteriematerialien, die auf Basis von Lignin hergestellt werden können und die kritische Metalle wie Lithium, Kobalt oder Mangan ersetzen sollen.

Aus Lignin lassen sich zudem neuartige Filtermaterialien synthetisieren, die Metalle aus wässrigen Lösungen selektiv abtrennen können. Damit ließen sich kritische Metalle in nachhaltigen Batterierecycling-Prozessen zurückgewinnen oder in der wasserbasierten Erzaufbereitung umweltschonend extrahieren. "Lignin bietet sich aufgrund seiner vielseitigen chemischen Struktur als Ausgangsmaterial für solch neuartige Funktionsmaterialien sehr gut an", erklärt der Umweltchemiker Michael Stelter in einer Pressemitteilung.

Die gewonnenen Kohlenstoffaktivmaterialien könnten etwa als Elektrodenmaterial in Speicher-Kondensatoren und Natriumbatterien zum Einsatz kommen und dort kritische Metalle ersetzen. In der zweiten Säule des Projekts geht es um die Erschließung neuer Quellen für kritische Metalle. Dafür will das Team eine Materialbibliothek aufbauen und Synthesewege entwickeln, mit denen sich neue Funktionsmaterialien aus Ligninbestandteilen maßschneidern lassen. Diese sollen für die Gewinnung von Metallen aus Wasser besser geeignet sein.

pk