Bioabfall in Form von Hühner-Eierschalen erweist sich als sehr effektiv für die Energiespeicherung. Zu diesem Ergebnis kommt ein internationales Team, zu dem auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gegründeten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) gehören.
Hühnereier werden weltweit in großen Mengen in der Lebensmittel-, Pharma- und Fertigungsindustrie eingesetzt. Nach der Verwendung der Eier werden die Schalen jedoch weggeworfen und als Bioabfall auf Deponien entsorgt. Dabei bestehen Eierschalen aus einem Verbundwerkstoff aus Calciumcarbonat (CaCO3) und einer proteinreichen Fasermembran. „Es gibt überraschenderweise immer wieder neue Beispiele, in denen Naturstoffe gute bis sehr gute Voraussetzungen mitbringen, um daraus Materialien für elektrochemische Speicher herzustellen“, erklärt Professor Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm, einer Einrichtung unter Trägerschaft des KIT.
Fichtner entdeckte zusammen mit australischen Kolleg/innen die vielversprechenden elektrochemischen Eigenschaften von Hühnereierschalen, die Lithium durch einen hohen Anteil an CaCO3 gut speichern können. Das Eierschalen-Pulver wurde als Elektrode gegen eine metallische Lithium-Anode in einem nichtwässrigen Elektrolyten verwendet. Bei über 1.000 Lade- und Entladezyklen hielt die Testzelle eine Kapazität von 92 % aufrecht. Verwendet wurden von den Eierschalen sowohl die verkalkte Schale als auch die inneren und äußeren Schalenmembranen. Die Forschenden wuschen, trockneten und zerkleinerten die Schalen zu einem Pulver und erhielten ein leitfähiges Material.
Bislang wurden Eierschalen-Abfälle bereits in einer Reihe von Anwendungen verwendet, etwa in der Biokeramik, in Kosmetika oder in der Farbstoffindustrie. Auch fungierte die proteinreiche, faserige Eierschalen-Membran als Separator in Superkondensatoren. Als Elektrode fanden die Bioabfälle nun aber weltweit erstmals Verwendung. Um die Leistungsfähigkeit des Materials zu verbessern und einen breiten Einsatz zu ermöglichen, seien nun weitere Forschung und ein detailliertes Verständnis des elektrochemischen und physikalischen Verhaltens des Materials erforderlich, so das Forschungsteam.
Die Gruppe stellt das nachhaltige Speichermaterial, das einen kostengünstigen Lithium-Ionen-Kondensator ermöglichen könnte, nun in der Zeitschrift „Dalton Transactions“ der Royal Society of Chemistry vor.
Originalpublikation:
Minakshi, M.; Visbal, H.; Mitchell, D. R. G.; Fichtner, M. (2018): Bio-waste chicken eggshells to store energy. Dalton transactions, 2018 (47), 16828–16834. doi:10.1039/c8dt03252a.
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