Technik

Statt einfach wegwerfen: Eierschalen kann man auch fürs Handy brauchen

Günstig und in Massen vorhanden: Eierschalen können Strom leiten.

Für Akkus benötigt man Grafit aus Bergwerken. Das ist nicht nachhaltig. Verkohlte Eierschalenreste könnten den Stoff womöglich ersetzen.

Schalen von Hühnereiern werden weltweit milliardenfach weggeworfen und als Bioabfall auf Deponien entsorgt. Dabei besteht diese Schale aus einem Verbundwerkstoff aus Kalziumkarbonat und einer proteinreichen Fasermembran. Diese Eigenschaften eröffnen neue Möglichkeiten: Eierschalen könnten bald zu einem wichtigen Bestandteil von Superkondensatoren werden.

Sie speichern im Vergleich mit den in Smartphones und Elektroautos eingesetzten Lithium-Ionen-Akkus zwar nur einen Zehntel des elektrischen Stroms, werden aber erheblich schneller geladen. Das berichten der Chemiker Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm (HIU) und seine Kollegen in Australien und Japan in der Zeitschrift «Dalton Transactions» der Royal Society of Chemistry.

Schnelle Kondensatoren werden bereits heute in verschiedenen Bereichen von elektronischen Bauteilen im Kleinformat bis zum Energiespeicher in Bussen und Bahnen im grösseren Massstab eingesetzt.

Solche Fahrzeuge speichern zum Beispiel beim Bremsen die dabei frei werdende Energie oder werden beim kurzen Stopp an einer Haltestelle oder einer Ampel berührungslos über eine in der Strasse verlegte Induktionsschleife geladen. Dabei zieht der fliessende Strom in einer Elektrode des Kondensators elektrisch positiv geladene Lithium-Ionen an, die sich an die Oberfläche anlagern, während negativ geladene Ionen zur anderen Elektrode fliessen.

Noch ist Grafit relativ günstig

Bisher verwenden die Hersteller für solche Elektroden häufig Grafit, der aus Kohlenstoff-Schichten besteht, die nur eine Atomlage dick sind. Diese leiten entlang ihrer Schichten elektrischen Strom und haben gleich- zeitig eine sehr grosse Oberfläche, an die sich die Lithium-Ionen schnell anlagern können. Grafit ist zwar noch relativ preiswert, wird aber ähnlich wie Kohle in Bergwerken abgebaut und ist daher nicht nachhaltig.

Als nachwachsende Alternative haben Maximilian Fichtner und seine Kollegen jetzt Schalen von Hühnereiern untersucht. Die Forscher wuschen, trockneten und zerkleinerten die Schalen zu einem Pulver und erhielten ein leitfähiges Material. «Bei diesem Prozess entsteht Kohlenstoff mit einer Mikrostruktur, die einem zusammengestürzten Kartenhaus ähnelt», erklärt Maximilian Fichtner. Diese Mikrokarten bestehen aus grafitähnlichen Schichten, die elektrischen Strom gut leiten und sehr viel Oberfläche bieten, an die sich die Lithium-Ionen rasch anlagern können.

Die Eierschalen eignen sich daher sehr gut als nachhaltige Elektroden für Lithium-Ionen-Kondensatoren, die ohne Probleme mehr als tausend Zyklen aus Laden und Entladen durchhalten. Damit erreichen sie die Stabilität von herkömmlichen Grafitelektroden zwar bei weitem noch nicht. Aber die ersten Laborexperimente sind so gut ausgefallen, dass Maximilian Fichtner und seine Kollegen bereits mitten in der weiteren Entwicklung der Superkondensatoren aus Eierschalen stecken. «Wenn alles gut läuft, könnten sie in fünf bis zehn Jahren auf den Markt kommen», schätzt der HIU-Forscher.

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