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Wertstoffe aus Holz-Abfällen für Energiespeicher und Umwelttechnik
Forschung am CEEC Jena
Der Werkstoff Holz gerät immer mehr in Mode – nicht nur beim Bau. Holz gilt als nachwachsender Rohstoff und Produkte aus Holz sind Kohlenstoffspeicher, was sie – je nach Einsatzzweck – sehr lange bleiben können. Ein interdisziplinäres Forschungsteam des an der Universität angesiedelten Center for Energy and Environmental Chemistry (CEEC Jena) ist jetzt einer weiteren Einsatzmöglichkeit auf der Spur.
Gefällte Bäume in einem Forst bei Stadtroda. In der Holzindustrie fallen große Mengen Lignin an, den die Forschenden vom Abfallprodukt zum Wertstoff aufwerten wollen.| Foto: Jan-Peter Kasper/FSU
Lignin: Ein unterschätztes Abfallprodukt der Holzverarbeitung
Lignin, ein Biopolymer, das in großen Mengen in Bäumen vorkommt, bleibt nach der Verarbeitung von Holz zu Papier als Abfallprodukt übrig. „In der Zellstoffindustrie fallen weltweit jährlich rund 50 Millionen Tonnen Lignin an. Der Großteil davon wird einfach verbrannt“, so Prof. Martin Oschatz von der Universität Jena. Oschatz und sein Team am CEEC Jena wollen Lignin jedoch sinnvoller nutzen und haben das Projekt „LignUp“ initiiert, um Lignin in wertvolle Funktionsmaterialien umzuwandeln.
Das Projekt „LignUp“
Das Projekt, das von der Carl-Zeiss-Stiftung mit knapp fünf Millionen Euro gefördert wird, zielt darauf ab, Lignin als Ausgangsstoff für nachhaltige Energiespeicher und Filtermaterialien zu nutzen, die kritische Metalle ersetzen können. „Batterien enthalten meist noch kritische Metalle, wie Lithium, Kobalt oder Mangan, deren Gewinnung mit hohem Aufwand verbunden und deren Ressourcen begrenzt sind“, so Oschatz. Er und sein „LignUp“-Team wollen daher nach neuen Batteriematerialien suchen, die auf Basis von Lignin hergestellt werden können und die diese Metalle nicht mehr benötigen. 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.
Warum Lignin ideal für Funktionsmaterialien ist
„Lignin bietet sich aufgrund seiner vielseitigen chemischen Struktur als Ausgangsmaterial für solch neuartige Funktionsmaterialien sehr gut an“, erklärt der Umweltchemiker Prof. Michael Stelter. Darüber hinaus sei Lignin in stabiler Qualität in großen Mengen verfügbar und eignet sich deshalb gut für eine großtechnische Nutzung.
Das Projekt wird auch als Basis für zukünftige Forschungsschwerpunkte im Bereich Bioökonomie und Energiematerialien dienen. Lignin-basierte Materialien könnten in Energiespeichern wie Natriumbatterien oder metallfreien Redox-Flow-Batterien eingesetzt werden und kritische Metalle ersetzen. Zudem sollen neue Materialien entwickelt werden, die Metalle aus wässrigen Lösungen selektiv abtrennen können. „Wir wollen eine Materialbibliothek aufbauen und Synthesewege entwickeln, mit denen sich neue Funktionsmaterialien aus Ligninbestandteilen maßschneidern lassen“, so Oschatz. (tl)
Prof. Martin Oschatz leitet den neuen Forschungsverbund „LignUp“ an der Universität Jena. | Foto: Anne Günther/FSU
