Biologisch abbaubar - Diese kompostierbare Batterie kannst du ohne schlechtes Gewissen wegwerfen

In Zukunft dürften wir noch mehr Batterien verwenden als wir das heute schon tun. Grund dafür ist die ständig wachsende Zahl an Geräten, die ans Internet angeschlossen sind («Internet of things»). Forscher an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben nun eine neuartige Batterientechnologie mit Zukunftspotential entwickelt. Die Stromversorger sind nämlich ökologisch abbaubar und könnten bei einer Massenherstellung einen Beitrag zum Umweltschutz leisten.

In ihrer Medienmitteilung nennt die Empa eine kleine Digitaluhr als Vergleichsbeispiel für die Leistungsfähigkeit der neuen Batterien (die Forscher sprechen auch von «Kondensatoren»). Am Telefon erklärt Mediensprecher Rainer Klose, dass «alles was kleiner ist als ein Handy» drin liegen würde. Das Aufladen der Batterien könnte mittels elektromagnetischen Feldern geschehen.

Diese Technologie ist auch bei vielen neueren Handy-Modellen im Einsatz, die durch reines Auflegen auf eine Ladestation Strom beziehen. Gemäss der Empa können die neuen Bio-Batterien im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Modellen auch im entladenen Zustand gelagert werden, ohne an Einsatzkraft zu verlieren.

Hergestellt werden sie mittels 3D-Drucker. Dabei kommen nur vier Schichten zum Einsatz: Eine Folie, eine stromleitende Schicht, die Elektrode und und ein Elektrolyt. Vor die grösste Herausforderung stellte die Entwickler die klebrige Gelatine, aus der die Batterie besteht. Bis sie diese so hätten drucken können, dass es zu keinen Rissen oder Verkrustungen kam, verging einige Zeit, erklären die beiden am Projekt beteiligten Forscher Gustav Nyström und Xavier Aeby.

Die Batterie entlädt sich sehr langsam und hat nach einer Woche noch 30 Prozent Spannung. Damit könnte die Technologie für das sogenannte «Internet of things» interessant werden. Damit bezeichnet man eine breite Palette an Anwendungsmöglichkeiten, bei denen Geräte über das Internet gesteuert oder überwacht werden. Schon heute kommt die Technologie im Alltag zum Einsatz. Künftig würden sich aber noch viele weitere Anwendungsfelder eröffnen, erklärt Rainer Klose von der Empa.

Die neuen Batterien könnten beispielsweise auf Paketen verwendet werden, die an mehreren Stellen in einer Lieferkette überprüft werden müssen. Eine Batterie-betriebene Etikette könnte über mehrere Sendestationen jeweils die neuesten Informationen zur Sendung darstellen können. Anschliessend könnte die gesamte Kartonverpackung mitsamt Batterie entsorgt werden, erklärt Klose gegenüber 20 Minuten. Auch in der derzeit sehr gefragten Gesundheitsbranche sehen die Forscher Einsatzmöglichkeiten: etwa in Selbsttests, den Labore direkt an Patientinnen und Patienten verschicken.

Aber auch in der Landwirtschaft und im Naturschutz könnten die Batterien zum Einsatz kommen. Weil sie aus biologisch abbaubaren Materialien bestehen, würden sie sich beispielsweise dazu eignen, die Temperatur von Bäumen zu messen. Man müsste die Batterien nach dem Gebrauch nicht mehr einsammeln gehen, sondern könnte sie einfach der Natur überlassen.

Rainer Klose von der Empa versichert, dass die eingesetzten Stoffe (Zellulose-Nanofasern, Zellulose-Nanokristallite, Kohlestoffe) in grossen Mengen vorhanden seien und somit auch bei einer massenhaften Herstellung der Batterien keine Engpässe entstehen würden. Das wichtigste Baumaterial, die Zellulose wird aus Holzfasern hergestellt und kommt auch bei vielen Alltagsgegenständen (beispielsweise Nastüchern) zum Einsatz.

Interessierte Industrieunternehmen könnten das Patent nun von der Empa erwerben und die Entwicklung der Bio-Batterien vorantreiben. Damit sei auch die Entwicklung grösserer Batterien möglich, erklärt Klose. Für die ganz grossen Antriebe, wie etwa die Batterien in Elektrofahrzeugen wie den Tesla-Modellen, werden die Bio-Batterien aber wohl nie in Frage kommen. Dafür sei die Leistungskapazität zu klein. Dies sei aber auch nicht schlimm, erklärt Klose. «Wir werden in Zukunft eine Diversifizierung nach Einsatzfeldern bei den Batterien erleben. Heute kommen für kleine wie grosse Anwendungen überwiegend Lithium-Batterien zum Einsatz. Das wird sich ändern.»