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Kein Lithium, kein Metall: Deutsche Firma bringt organische Super-Batterie
Der „Organic Solid Flow“-Akku der Firma cmblu schlägt derzeit große Wellen. Ohne Lithium und andere kritische Materialien kann das Speichersystem nachhaltig und skalierbar Energie speichern. Der YouTube-Kanal Norio bezeichnet die Batterie in einem aktuellen Video als die wohl nachhaltigste Speichertechnik der Welt. Es basiert auf dem Prinzip eines Redox-Flow-Akkus. Jedes Speichermodul von cmblu hat eine Kapazität von 40 Kilowattstunden. Die Systeme sind beliebig modular erweiterbar. Somit sind der Speicherkapazität keine Grenzen gesetzt. Zudem erreichen sie Lebensdauern von bis zu 20.000 Zyklen. Sobald die Lebensdauer erreicht ist, muss nur der Elektrolyt ausgetauscht werden, nicht die ganze Batterie. Außerdem lassen sie sich kostengünstig produzieren.
Seitens der Industrie besteht bereits großes Interesse an der organischen Super-Batterie. Der Energiekonzern uniper kooperiert mit cmblu zur Transformation des Staudinger Kraftwerksgeländes in Hessen. Das Gas- und Kohlekraftwerk soll zu einer nachhaltigen Energiezentrale für die Region werden. Dafür soll noch in diesem Jahr ein Pilotspeichersystem mit insgesamt 1 Megawatt Leistung errichtet werden. Sobald die Testphase erfolgreich abgeschlossen ist, planen die Unternehmen einen 250-Megawatt-Speicher auf dem Kraftwerksgelände zu errichten.
Auch in Österreich ist die Erwartung an die Batteriesysteme von cmblu gewaltig. Dort peilt der Versorger Burgenland Energie an, den gesamten Bundesstaat Burgenland energieautark zu gestalten. Dafür braucht es 300 Megawattstunden Speicherkapazität mit einer Leistung von 100 Megawatt.
Nicht für E-Autos und Smartphones gedacht
Die Energiedichte ist vergleichsweise gering. Daher eignen sich die Redox-Flow-Akkus nicht für mobile Anwendungsfälle. Im E-Auto oder Smartphone kommt der neue Wunder-Akku also vorerst nicht zum Einsatz. Doch diesen Markt visiert das deutsche Unternehmen auch nicht an. Stattdessen ist das Potenzial für stationäre Speicheranwendungen am größten. Die Batterie ist günstiger, nachhaltiger und umweltfreundlicher als bisherige Angebote. Das dürfte den erhöhten Platzbedarf problemlos ausgleichen. Auch beim Einsatz als Hausspeicher kann sich die Technologie wahrscheinlich durchsetzen. Sofern die Versprechungen des Unternehmens auch der Realität entsprechen.
Verschläft Deutschland den Akku-Durchbruch?
Norio kritisiert in seinem Video, dass Deutschland die vielversprechende Batterietechnologie nicht fördert. Ein Antrag, der vor einigen Jahren gestellt wurde, lehnte die Regierung ab. In den USA und China stehen dagegen Fördergelder in Milliardenhöhe bereit. Insofern besteht das Risiko, dass Deutschland diese heimische Technologie ans Ausland abgibt. Dabei gilt Europa selbst als einer der größten Abnehmer für eben genau solche Speichersysteme. Allerdings muss angemerkt werden, dass der Antrag auf Förderung bei der vorherigen Regierung gestellt wurde. Möglicherweise zeigt sich die Ampelkoalition heute interessierter an dem Wunder-Akku made in Germany.
Start-up: Saubere Alternative zu Plastik – Start-up Traceless gewinnt neue Investoren
Plastik ist im Alltag allgegenwärtig, belastet aber Klima und Umwelt. Traceless Materials stellt ein nachhaltiges Alternativprodukt her – und überzeugt damit Investoren.
Der Kampf gegen die Plastikflut beginnt im Süden von Hamburg. Dort will das Start-up Traceless Materials in anderthalb Jahren die Serienproduktion seines patentierten Biomaterials starten. Mehrere Tausend Tonnen kann Traceless dort künftig jährlich herstellen. Bislang produziert Traceless noch im kleinen Maßstab, in einer „überdimensionierten Garage“, wie es Co-Gründerin Anne Lamp beschreibt.
Für die neue Produktionsstätte haben Lamp und Mitgründerin Johanna Baare in ihrer ersten großen Finanzierungsrunde 36,6 Millionen Euro von Investoren eingesammelt. Die Ambitionen sind groß: Das Biomaterial des Start-ups soll Plastik ersetzen – und dabei deutlich klimafreundlicher sein.
Im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffprodukten fallen bei Produktion und Entsorgung 91 Prozent weniger CO2 an, wirbt Traceless. Das Biomaterial sei außerdem kompostierbar und kann darum nach Gebrauch im Biomüll entsorgt werden.
Geld bekommt das Start-up vor allem von Investoren, die sich auf grüne Anlagen spezialisiert haben: Angeführt wird die Runde vom Private-Equity-Fonds UB Forest Industry Green Growth Fund (UB FIGG). Er sei „sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch überzeugt“ von dem Ansatz von Traceless, sagt Sakari Saarela Partner von UB FIGG.
Weitere Investoren sind Swen Blue Ocean, ein Bankenkonsortium bestehend aus der GLS Bank Hamburg und der Hamburger Sparkasse und drei Investoren, die schon länger dabei sind: der Green-Tech-Investor Planet A, der Seed-Investor High-Tech Gründerfonds und Deep-Tech-Investor b.value.Plastikersatz aus Getreideresten
Die Gründerinnen stellen ihr „Lamp und Baare Biomaterial“ aus Restprodukten der Getreideproduktion her. Abfälle aus der Bier- oder Stärkeherstellung verarbeitet Traceless zu einem Granulat. Die kunststoffverarbeitende Industrie kann dieses Granulat weiterverarbeiten. So entstehen aus dem Biomaterial Produkte wie Tüten, Einwegbesteck oder Folien.
Die Idee, plastikähnliche Produkte aus Restprodukten der Landwirtschaft herzustellen, ist nicht neu. Schon vor mehr als 100 Jahren habe es Patente für vergleichbare Produkte gegeben, so Lamp. Doch Plastik aus Erdöl war im Vergleich billiger und hat sich so am Markt durchgesetzt.
Der große Fortschritt, den Traceless erzielt hat: „Wenn wir im industriellen Maßstab produzieren, sind wir preislich auch wettbewerbsfähig“, sagt Baare. Bisher müssten die Kunden des Start-ups noch einen Preisaufschlag zahlen im Vergleich zu herkömmlichen Plastikprodukten. Mit der neuen Produktionsanlage wolle man die Preislücke aber Schritt für Schritt verkleinern, so Baare.
Der Markt für organische Plastikersatzprodukte ist in den vergangenen Jahren zwar stetig gewachsen – bei 5,9 Millionen Tonnen lag die weltweite Produktion im Jahr 2021 laut dem europäischen Branchenverband Plastics Europe. Im Vergleich zu den mehr als 350 Millionen Tonnen an fossilen Plastikprodukten jährlich ist das aber nach wie vor wenig.
Gegründet haben Baare und Lamp ihr Unternehmen im September 2020. Einige Kunden nutzen heute bereits die Produkte des Hamburger Start-ups – trotz höherer Preise. Der Modeversandhändler Otto gehört zu den Kunden, C&A fertigt Kleiderhaken aus dem Material des Start-ups, die Lufthansa Einwegbesteck.
Lamp entwickelt die Technologie des Start-ups weiter. Die promovierte Verfahrenstechnikerin arbeitete für ihre Promotion am Prozess zur Herstellung des Biomaterials. Die betriebswirtschaftliche Expertise bringt Baare ein, die vorher unter anderem für die Unternehmensberatung Business Innovation Consulting Group gearbeitet hat.
Die beiden Gründerinnen lernten sich bei einem Mentoring-Programm kennen, das Menschen mit einer Geschäftsidee mit Personen zusammenbringt, die bei der Umsetzung helfen. Etwa ein dreiviertel Jahr nach dem Kennenlernen bei dem Programm gründeten Baare und Lamp Traceless.
Bei der Gründung waren Baare und Lamp noch zu zweit, hatten aber schnell einen Unterstützerkreis, der ohne Bezahlung für das Start-up arbeitete. Bereits ein Jahr nach der Gründung, im Jahr 2021, konnte Traceless in einer ersten Finanzierungsrunde eine Million Euro für Pilotprojekte einsammeln. Es folgten Förderungen der EU und des Bundesumweltministeriums in Millionenhöhe und der Deutsche Gründerpreis 2022.
Mittlerweile beschäftigt Traceless rund 40 Mitarbeiter, hauptsächlich Ingenieure, Chemiker und Verfahrenstechniker. Zu Umsätzen und Gewinnen des Start-ups machen die beiden Gründerinnen keine Angaben. Die letzten verfügbaren Angaben stammen aus dem Jahr 2021: Damals erzielte Traceless einen Bilanzgewinn von knapp 54.000 Euro.
Sprit aus Strom: Im Osten Deutschlands entsteht riesige Produktionsanlage
In Leuna in Sachsen-Anhalt entsteht eine Technologie-Plattform (TPP) für Power-to-Liquid-Kraftstoffe (PtL). Das gab laut heise.de der Betreiber, das Deutsche Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR), bekannt. Die Bundesregierung unterstützt das ehrgeizige Projekt kräftig mit einem Millionenbetrag. Die Finanzierung erfolgt durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV), das in der Planungsphase bis zu 12,7 Millionen Euro zur Verfügung stellt. Sobald der Bau der Anlage beginnt, fließt ein weiterer mittlerer dreistelliger Millionenbetrag in das Projekt.
Die Anlage soll die Produktion von strombasierten Kraftstoffen für den Fahrzeug-, Flug- und Schiffsverkehr revolutionieren und die Mobilität damit klima- und umweltverträglicher machen. Um diese wegweisende Technologie zu entwickeln, arbeitet das DLR mit namhaften Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen zusammen. Doch bevor die Arbeiten beginnen können, bedarf es noch der Genehmigung der Anlage.
Der Weg zur Genehmigung und Umsetzung
Das DLR strebt an, die Bewilligung der Umsetzungsphase bis Ende 2023 zu erhalten. Liegt diese vor, beginnen kommendes Jahr die Bauarbeiten auf einem etwa fünf Hektar großen Gelände am Chemiestandort Leuna. Die geplante Anlage soll in der Lage sein, "semi-industriell" Power-to-Liquid-Kraftstoffe herzustellen. Mit den entsprechenden Techniken und Prozessen könnte die Anlage jährlich bis zu 10.000 Tonnen PtL produzieren, was sie zur weltweit größten Forschungsanlage ihrer Art machen würde.
Die Kraftstoffe basieren auf Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind und Photovoltaik. Durch Elektrolyse entsteht Wasserstoff, den das DLR in großen Speichern lagert. Mithilfe von CO₂ aus der Luft und aus Biogasanlagen wandelt sich der Wasserstoff in ein Synthesegas um. Dieses wird durch die sogenannte Fischer-Tropsch-Synthese in ein synthetisches, strombasiertes Rohöl - der Fachbegriff ist Syncrude - umgewandelt.
Herausforderungen und Kritik
Die Umwandlung von Syncrude in einen nutzbaren Kraftstoff stellt eine Herausforderung dar. Die benötigten Verfahren unterscheiden sich von denen herkömmlichen Erdöls und bedürfen Anpassungen und Optimierungen. Trotz der erheblichen Vorteile der PtL, wie der CO₂-Einsparung und der Reduzierung von Stickoxiden, Rußpartikeln und Wasserdampf, gibt es auch Kritik. Skeptiker weisen darauf hin, dass der Energieaufwand für die Herstellung zu hoch sei.
Zusammen mit der großen Produktionsanlage soll auch eine Forschungsanlage entstehen, die etwa 100 Tonnen Kraftstoff produzieren kann. Das DLR plant, in Zusammenarbeit mit der Wissenschaft und der Industrie, neue Produktionsprozesse und Kraftstoffeigenschaften in dieser Anlage zu entwickeln und "grünes" Methanol als Basis für strombasierte Kraftstoffe zu erforschen. Es bleibt zu hoffen, dass diese Bemühungen zur Lösung der aktuellen Klima- und Umweltprobleme beitragen.
Wasserstoffkraftwerk in Leipzig in Betrieb
In Leipzig ist am Montag einer der wichtigsten Meilensteine für eine nachhaltige Wärmeversorgung der größten Stadt Ostdeutschlands gelegt worden. Nach Angaben der Leipziger Stadtwerke ist das erste zertifizierte Wasserstoffkraftwerk Deutschlands in Betrieb genommen worden. «Das Heizkraftwerk Leipzig-Süd ist ein echtes Vorzeigeprojekt für die Energiewende», sagte Sachsens Energie- und Klimaschutzminister Wolfram Günther zum Start des Heizkraftwerkes.
Die Kommunen seien ein ganz entscheidender Treiber, um Energiewende und Klimaneutralität voranzubringen, betonte der Grünen-Politiker. «Und diejenigen, die sich bereits auf den Weg Richtung Klimaneutralität gemacht haben, stehen heute krisenfester da als die, die den Schritt noch vor sich haben.»
Wasserstoff sei einer der Energieträger der Zukunft, sagte Klaus-Dieter Barbknecht, Präsidiumsmitglied im Weltenergierat. «Entscheidend wird sein, dass die Herstellungskosten für grünen Wasserstoff über die Elektrolyse mit Erneuerbaren Energien gesenkt werden. In der Anlaufphase ist deshalb für die Erzeugung eine Anschubfinanzierung sinnvoll.»
Nach Angaben der Stadtwerke dauert es aber noch bis zum Jahr 2025, ehe die Strom- und Wärmeversorgung mit grünem Wasserstoff und synthetischen Brennstoffen in den erforderlichen Mengen und zu bezahlbaren Preisen auf dem Markt zugekauft werden könne. Bis dahin werde auf eine erdgasbasierte Kraft-Wärme-Kopplungsanlage als Brückentechnologie zurückgegriffen.
Deutsche erfinden geniales PV-Modul: Es produziert nicht nur Strom
Das Unternehmen Consolar aus Lörrach will eine wirksame Möglichkeit gefunden haben, Sonnenenergie und Dachflächen gleich doppelt zu nutzen: Mit sogenannten PVT-Modulen, die Strom über Photovoltaik (PV) und Wärme über Solar-Thermie (T) gewinnen.
Der PVT-Kollektor Solink verfügt auf der Oberseite über ein zwei Quadratmeter großes Photovoltaikmodul, das Strom erzeugt. Auf der Unterseite befindet sich ein Wärmetauscher, der von einem Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch durchströmt wird, erklärt Geschäftsführer Ulrich Leibfried bei einem Besuch des SWR. Die durch die Sonneneinstrahlung entstehende und von den PV-Paneelen wieder abgegebene Abwärme, die normalerweise einfach 'verpufft', wird so nutzbar.
Mit der gleichen Fläche "drei bis vier Mal mehr Energie vom Dach" bekommen
Die über den Wärmetauscher gesammelte Wärme wird dann abgeführt und in eine Wärmepumpe eingespeist, so Leibfried. Die Wärmepumpe vervielfache diese Wärme noch einmal und nutze sie noch besser. "Man bekommt mit der gleichen Fläche gegenüber der reinen Photovoltaik drei bis vier Mal mehr Energie vom Dach, weil man einfach die Wärme mitnutzt", erklärt der Geschäftsführer und Ingenieur.
In einem Brief, mit dem sich Consolar und andere Unternehmen aus der Branche sowie einige Forschungs- und Bildungseinrichtungen an das Wirtschaftsministerium gewandt haben, erklären die Akteure, warum die PVT-Module gerade jetzt zum richtigen Zeitpunkt kommen. In dem Schreiben heißt es, dass man beim aktuellen Wärmepumpen-Boom dafür sorgen müsse, dass der wachsende Strombedarf unbedingt erneuerbar erzeugt werde. Das verlange große Flächen für Solarmodule. Da kämen die Kombi-PVT-Module gerade recht, die ihre Funktion nur dann voll ausspielen können, wenn auch eine Wärmepumpe vorhanden ist, die die gesammelte Sonnenwärme nutzen kann.
"Gerade in dicht bebauten Gebieten, beispielsweise in Städten, funktioniert diese Technik", so Leibfried gegenüber dem SWR. Gängige Luft-Wärmepumpen seien in Mehrfamilienhäusern zu laut, Sole-Wasser-Wärmepumpen benötigen hingegen Bohrungen für Erdsonden. Das sei aber in Städten nicht mehr möglich, so der Geschäftsführer. Die Kombi-Module seien dagegen leise und zudem deutlich effizienter, verspricht Leibfried.
Nie mehr tanken oder laden: Neuer Motor kann ohne Kraftstoff Energie erzeugen
Die heutigen Motoren basieren auf einem von zwei Wirkprinzipien. Kraft-Wärme-Maschinen, darunter fallen alle Verbrennungsmotoren inklusive Dampfmaschinen oder Raketenantriebe, wandeln Wärme in Kraft um. Bei einer kontrollierten Explosion in einer Brennkammer wird Energie in Form von Wärme und Druck freigesetzt und bewegt einen Kolben, der eine Kraft ausübt. Mehrere Kolben, die sich zu unterschiedlichen Zeitpunkten bewegen, erzeugen eine Drehbewegung.
Elektrische Antriebe basieren darauf, dass elektrische und magnetische Felder aufeinander wirken. Durch das Bewegen eines elektrischen Felds wird ein Gegenpol bewegt und übt eine Kraft aus. In den meisten Anwendungsfällen handelt es sich um ein elektrisches Drehfeld, das eine Achse zur Drehung anregt.
Nun kommt womöglich eine ganz neue Art Motor ins Spiel: Eine Gruppe Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern-Landau entwickelt einen Antrieb, der auf einem bisher ungenutzten Prinzip basiert, nämlich der Quantenmechanik, wie das Wissenschaftsmagazin spektrum.de berichtet. Dieser würde weder Strom noch Kraftstoffe nutzen.
Quantenmechanische Zustände als Energielieferant
Das Wissenschaftlerteam um Jennifer Koch nutzen für ihre Idee die Eigenschaften von Elementarteilchen. Diese gehören entweder der Gruppe der Bosonen an, oder den Fermionen, welche die Materie bilden. Zu den Fermionen gehören Elektronen und Quarks, die Grundbausteine von Atomen. Diese neigen dazu, sich gegenseitig abzustoßen, da sie nicht den gleichen Quantenzustand einnehmen können. Dieser Effekt heißt Pauli-Prinzip und ist der Grund für den Schalenaufbau von Atomen.
Dem gegenüber stehen die Bosonen, diejenigen Teilchen, die Kraft erzeugen und weiterleiten. Elektromagnetische Kräfte werden durch Photonen vermittelt, Gluonen übermitteln die starke Kernkraft, die etwa für den Zusammenhalt innerhalb eines Atomkerns verantwortlich ist. Im Gegensatz zu Fermionen häufen sich Bosonen gemeinsam an und nehmen alle den niedrigsten Energiezustand an.
Der Effekt, den sich Physikerin Koch und ihre KollegInnen zunutze machen, ist folgender: Verbindet man zwei Fermionen miteinander, etwa durch ein geschickt angelegtes Magnetfeld, so verhält sich das Teilchenduo wie ein Boson. In der Praxis kühlen die Wissenschaftler Lithiumatome, definitionsgemäß Fermionen, auf beinahe 0 Kelvin (minus 273,15 Grad Celsius) herunter. Aufgrund des Pauli-Prinzips nimmt nur ein Atom den niedrigsten Energiezustand ein. Weitere Atome müssen einen Zustand einnehmen, in dem sie mehr Energie innehaben. Dann koppeln die Forscher diese Fermionen miteinander und die entstehenden Paare fallen allesamt auf das niedrigste Energieniveau, da sie sich wie Bosonen verhalten. Durch diesen Effekt wird Energie freigesetzt, die für einen möglichen Quantenmotor zur Verfügung steht.
Quantenmotor ist noch Science-Fiction
In Laborumgebung haben die Forscher diesen Effekt bereits erzeugt, sodass der Beweis über die Funktion erbracht ist. Der entwickelte Kreisprozess hat eine Effizienz von 25 Prozent. Das klingt erst mal gering, allerdings weist ein Verbrennungsprozess mit Diesel als Kraftstoff einen Wirkungsgrad von nur 20 Prozent auf. Der Quantenmotor zeigt also bereits in seiner frühesten Testphase immenses Potenzial. Auf eine tatsächliche Anwendung in einem Produkt muss die Welt aber sicherlich noch einige Jahre warten.
"Künstliches Blatt" produziert grünen Wasserstoff und Wasser
Der österreichische Chemiker Erwin Reisner von der Uni Cambridge hat bereits mehrere Prototypen für ein "künstliches Blatt" entwickelt, das wie sein Vorbild aus der Natur mit Hilfe von Sonnenlicht aus CO2 und Wasser einen Energieträger produziert. War bisher sauberes Wasser dafür nötig, stellt Reisner nun im Fachjournal "Nature Water" ein System vor, das mit Hilfe der Sonne aus verunreinigtem oder Salzwasser gleichzeitig grünen Wasserstoff und sauberes Wasser herstellt.
Reisner arbeitet bereits seit mehr als einem Jahrzehnt daran, nach dem Vorbild von Pflanzen die Energie des Sonnenlichts zur Produktion eines Energieträgers zu nutzen. Während Pflanzen mit Hilfe der Photosynthese Zucker herstellen, wollten die Forscher mit einem künstlichen Blatt direkt aus Kohlendioxid (CO2) und Wasser bei Raumtemperatur "Synthesegas" nachhaltig erzeugen. Mit einem ersten, 2019 vorgestellten Prototyp haben Reisner und sein Team von der Universität Cambridge (Großbritannien) dieses Ziel erreicht und seither das System immer wieder verbessert und in mehrere Richtungen weiterentwickelt.
Ihr neuester Wurf ermöglicht gleichzeitig die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff und damit die Produktion von grünem Kraftstoff sowie die Reinigung von verschmutztem Wasser bzw. Meereswasser. Bisher war speziell für die Wasserspaltung sehr sauberes Wasser notwendig, da jede Verunreinigung den dafür notwendigen Katalysator vergiftet oder zu unerwünschten chemischen Nebenreaktionen geführt hätte.
Gemeinsam mit seinen Doktoranden Chanon Pornrungroj und Ariffin Mohamad Annuar hat Reisner nun das System so weiterentwickelt, dass es auch mit verunreinigtem Wasser oder Meereswasser arbeitet. Dazu nutzten sie ein nanostrukturiertes Kohlenstoffnetz, das auf dem (Schmutz-)Wasser schwimmt und den empfindlichen Photokatalysator davon fernhält. Dieses Netz absorbiert sichtbares und infrarotes Licht sehr gut, erwärmt sich dadurch und erzeugt so sauberen Wasserdampf, den der Photokatalysator mit Hilfe des UV-Lichts der Sonne in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet.
Durch diese Anordnung kann mehr Sonnenenergie genutzt werden: Denn der Katalysator nutzt nur einen kleinen Teil des Spektrums des Sonnenlichts (UV-Licht) zur Herstellung des Wasserstoffs. Das restliche Licht gelangt auf den Boden des Systems, wo es das Kohlenstoffnetz erwärmt und dadurch das Wasser verdampft wird. Der Wasserdampf kann dann zum Teil für die Wasserstoffproduktion genutzt werden, zum Teil aber auch als sauberes Wasser aufgefangen und für andere Zwecke genutzt werden. "Auf diese Weise ahmen wir wirklich ein echtes Blatt nach, da wir nun den Prozess der Transpiration mit einbeziehen können", erklärte Reisner gegenüber der APA.
Tests des Systems zeigten, dass es in der Lage ist, sauberes Wasser und in der Folge Wasserstoff selbst aus stark verschmutztem Wasser und Meerwasser zu produzieren. "Wir konnten das sogar im Fluss Cam im Zentrum von Cambridge erfolgreich testen", so der Chemiker, der den Wirkungsgrad der Wasserstoff-Produktion mit 0,14 Prozent und die Wasserdampfproduktion mit 0,95 Kilogramm pro Quadratmeter und Stunde angibt.
Ein solches auch mit stark verunreinigtem Wasser funktionierendes System könnte speziell für abgelegene Gegenden mit geringen Ressourcen interessant sein, lässt sich damit doch ohne externe Energiequelle sowohl sauberer Kraftstoff, als auch sauberes Trinkwasser erzeugen. Die Forscher verweisen dabei nicht nur auf die Milliarden Menschen ohne Zugang zu sauberem Trinkwasser, sondern auch auf die Millionen Todesfälle jährlich, die laut Weltgesundheitsorganisation WHO durch das Kochen mit "schmutzigen" Brennstoffen wie Kerosin in Innenräumen verursacht werden.
"Es ist noch viel zu tun, aber wir konnten den grundsätzlichen Nachweis erbringen, dass das künstliche Blatt funktioniert", betonte Reisner. Klimakrise, Umweltverschmutzung und Gesundheit seien eng miteinander verbunden, "die Entwicklung eines Ansatzes, der dazu beitragen könnte, beide Probleme zu lösen, wäre für so viele Menschen von entscheidender Bedeutung".
Das sieht offensichtlich auch der britische Premierminister Rishi Sunak so, der kürzlich in einer Rede zur Erreichung der Klimaziele seines Landes die von den Cambridge-Forschern entwickelte Technologie zur Erzeugung von Brennstoffen mit Hilfe von Sonnenlicht als eine der vielversprechendsten Innovationen vorgestellt hat, um die Klimaziele zu erreichen. Zudem wurde Reisners Gruppe für diese Arbeiten kürzlich mit der Hughes Medal der Royal Society ausgezeichnet und die International Union for Pure and Applied Chemistry (IUPAC) stufte die Technologie als eine der zehn besten aufkommenden Technologien in der Chemie des Vorjahres ein.
Milliardenmarkt Batterie-Recycling - Mit einer „Geheimzutat“ wollen zwei Münchnerinnen uns aus dem China-Griff lösen
Für die Verkehrswende vom Verbrenner zum E-Auto braucht Europa jede Menge Batterien - und einen Rohstoff, über den es selbst gar nicht verfügt. Kein Wunder, dass Batterierecycling zum Milliardenmarkt geworden ist. Zwei Münchner Gründerinnen wollen diesen Markt jetzt mit einer neuartigen Technologie aufmischen. Kann das klappen?
Ausgerechnet in der Dieselstraße sitzt das Unternehmen, das den europäischen Markt für E-Autos verändern will. Die Ironie ist Sarah Fleischer und Ksenija Milicevic Neumann, den Gründerinnen des Unternehmens Tozero, durchaus bewusst. Aber manchmal kann man es sich eben nicht aussuchen: Die beiden vorherigen Räumlichkeiten waren schnell zu klein geworden, daher hat es das 15-köpfige Team mittlerweile hierher verschlagen, ans Ende eines unscheinbaren Gewerbegebietes im Münchner Vorort Karlsfeld.
Hinter der biederen Fassade verbirgt sich eine der momentan größten deutschen Startup-Hoffnungen überhaupt. Nur zwei Monate nach der offiziellen Gründung im Juli 2022 hatten Fleischer und Milicevic Neumann in einer ersten Finanzierungsrunde bereits 3,5 Millionen Euro von Investoren eingesammelt. Zu den Förderern gehören namhafte Risikokapitalgeber wie Atlantic Labs, aber auch Branchengrößen wie Ex-Volkswagen-Vorstand Jochem Heizmann. Die Kompetenz der Gründerinnen, sagte Heizmann damals, habe ihn überzeugt zu investieren.
Bröseliges schwarzes Pulver
Der Grund für all den Hype ist, dass Tozero die Art und Weise revolutionieren will, wie eines der wichtigsten Güter des kommenden Jahrzehnts weiterverarbeitet wird: Die sogenannte "Black Mass", zu Deutsch die "schwarze Masse". Denn an diesem dunklen, bröseligen Pulver kann sich am Ende entscheiden, ob die klimafreundliche Transformation in Europa eine Chance hat.
Diese "schwarze Masse" wird aus geschredderten alten Batterien hergestellt und enthält alle wichtigen Stoffe, die zur Herstellung einer Batterie benötigt werden: Nickel, Kobalt, Mangan, Grafit - und vor allem Lithium. Die Elektrifizierung aller Bereiche wird in Politik und Medien gerne als Schnapsidee der Grünen verlacht, in der Realität schreitet sie aber schon längst voran. Die Deutschen installieren Solaranlagen mit Speicher in ihr Eigenheim, kaufen sich E-Bikes für Wochenend-Ausflüge oder ersetzen ihr Verbrenner-Auto durch ein Elektro-Modell. Für all diese Anwendungen braucht es Batterien, jede Menge Batterien. Doch das Problem ist: Die dafür benötigten Rohstoffe - allen voran das Lithium - gibt es in Europa kaum. Sie müssen importiert werden.
Weltweiter Milliarden-Markt
Das wiederum macht ein bislang eher belächeltes Thema plötzlich sicherheitsrelevant: Recycling. Je mehr kostbares Lithium aus alten Batterien gewonnen werden kann, desto weniger muss aus Ländern wie China importiert werden. Und spätestens die russische Invasion der Ukraine hat Europa schmerzlich vor Augen geführt: Autoritäre Regime sind problematische Rohstofflieferanten.
Kein Wunder also, dass mittlerweile ein Milliardenmarkt darum entstanden ist, wer am effektivsten das Lithium aus den alten Batterien herausholen kann. Nach Schätzungen der US-Marktforscher von Verified Market Research war der weltweite Batterie-Recycling-Markt bereits im Jahr 2021 insgesamt 4,6 Milliarden Dollar schwer, bis 2030 soll sich die Summe verfünffachen. US-Präsident Joe Biden lenkt große Summen seines "Inflation Reduction Acts" in die Recycling-Industrie, die EU-Kommission will strenge, verpflichtende Recycling-Quoten von 20 Prozent pro Batterie vorschreiben.
In diesem weltweiten Milliarden-Rennen glauben Fleischer und Milicevic- Neumann wiederum, ganz vorne mitmischen zu können. Die beiden haben nach eigenen Angaben eine Technologie entwickelt, mit der sie bereits 80 Prozent des Lithiums aus einer Batterie herausholen können. Die 80 Prozent sind ebenfalls eine Vorgabe der EU-Kommission, die eigentlich erst ab 2031 in Kraft treten soll. Denn der technische Prozess dafür ist eigentlich noch gar nicht erfunden - dachte zumindest die EU-Kommission. Von einem "Meilenstein in der Branche" spricht man bei Kapitalgeber Atlantic Labs.
"Secret Sauce" im Kaffeefilter
Wie Tozero das geschafft haben will, verrät Fleischer natürlich nicht. Sie spricht nur von einer "Secret Sauce", die im Einsatz sei, einer Art Geheimzutat also. Diese "Sauce" haben die beiden mit Bernd Friedrich entwickelt, einem Pionier des Batterie-Recyclings von der renommierten Hochschule RWTH Aachen - und ein früher Förderer der beiden.
Prinzipiell funktioniert der Prozess bei Tozero so: Die alte Batterie wird zunächst geschreddert, unerwünschte Materialien werden aussortiert. Übrig bleibt die "Black Mass", das schwarze, puderige Pulver, das die wertvollen Rohstoffe enthält. Aber um mit den Stoffen arbeiten zu können, muss die Masse wieder in die verschiedenen Stoffe sortiert werden. Die Stoffe werden mit Hilfe von Wasser voneinander getrennt, im sogenannten "hydrometallurgischen Verfahren". Ein bisschen kann man sich das wie bei einem alten Kaffeefilter vorstellen, erklärt Fleischer: Das Wasser läuft durch den Filter, und unten kommt der Stoff heraus, den man haben will.
Wasser statt Feuer
Große Teile der Recycling-Branche arbeiten im sogenannten "pyrometallurgischen Verfahren", wo die Batterien zunächst eingeschmolzen werden. Mit der Wasser-Variante plus ihrer Geheimzutat aber, sagt Fleischer, spare man nicht nur Energie, man könne auch mehr Lithium herausholen. "Der Markt für Lithium-Recycling ist riesig, aber es kriegt bloß keiner hin", sagt Fleischer selbstbewusst. "Wir haben eine Technologie, die es uns erlaubt, klimafreundlich und effizient wirklich alle kritischen Materialien zurückzugewinnen. Nur so ist es wirkliche Kreislaufwirtschaft."
Ist das Wunder-Verfahren der beiden Gründerinnen vielleicht zu gut, um wahr zu sein? Analysten und sonstige Branchenkenner wollten sich gegenüber FOCUS online Earth nicht namentlich äußern zu einer Technologie, die sie selbst nicht hundertprozentig kennen. "Bei solchen mutmaßlichen Durchbrüchen muss man natürlich immer vorsichtig sein", sagt ein Branchen-Insider. "Aber die beiden haben schon einen guten Ruf in der Szene. Und, was man auch sagen muss: Das Recycling-Wissen in Europa ist jetzt auch nicht überragend groß."
"Ihren eigenen Schrott lassen die Chinesen gar nicht raus"
Tatsächlich hat Europa jahrelang den Lithium-Schatz auf seinen Müllhalden ignoriert. China hingegen, seines Zeichens der drittgrößte Lithium-Exporteur weltweit, hat schon vor Jahrzehnten mit dem Aufbau einer Recycling-Infrastruktur begonnen. 80 bis 90 Prozent des weltweiten Recycling-Markts für Lithium-Batterien spielen sich im Reich der Mitte ab, heißt es in einem Report der Analysefirma Rystad Energy.
"Bis vor zwei oder drei Jahren wurde unser ganzer Batterie-Schrott nach China verschifft", sagt Fleischer. "Die haben also schon jahrelange Erfahrung mit Recycling. Ihren eigenen Schrott lassen die Chinesen gar nicht raus aus dem Land, weil sie wissen, dass da die Rohstoffe sind. Super-smart." Europa kaufte also "frisches" Lithium aus China an, schickte wertvolle Reserven zum Dumping-Preis wieder zurück - und kaufte dasselbe Lithium dann ein zweites Mal.
"Viele sehen dieses Big Picture noch nicht"
Auch in der Politik ist die Bedeutung des Batterie-Recyclings mittlerweile angekommen, wenn auch nur langsam, wie Fleischer sagt. "Ich bin nach Brüssel eingeladen worden, im November treffe ich mich in Berlin mit Olaf Scholz und Robert Habeck", erzählt die Gründerin. "Heute war das bayerische Wirtschaftsministerium da." Aber, fügt Fleischer hinzu: "Es wird noch viel zu wenig gemacht, um uns als Startup und Schlüssel-Technologieträger zu unterstützen. Es fehlt noch ein bisschen das Mindset for Change." Das Interesse an der Technologie sei groß, erzählt Fleischer, "aber keiner fragt, wie können wir euch bei der Umsetzung helfen, was braucht ihr?"
Gerade für Startups wie Tozero seien die USA "schon ziemlich attraktiv", sagt die Gründerin daher auch, es locken große Fördertöpfe und wenig Bürokratie. Deutschland sei aber "super für uns", fügt Fleischer hinzu, alleine wegen der hiesigen Autoindustrie.
Europa müsse jedoch dringend aufholen, glaubt sie. "Ich glaube, viele sehen dieses Big Picture noch nicht", sagt Fleischer, "es entsteht eine komplett neue Industrie, wir sind jetzt in der Ära der Elektrifizierung." Vielerorts sei das noch nicht angekommen - was im Hinblick auf den Weltmarkt gefährlich sei. "Ohne Kreislaufwirtschaft und Ressourcensicherung", warnt Fleischer, "werden wir da nicht mitspielen können."