Forscher entwickeln Elektrolyte für Redox-Flow-Batterien aus Lignin aus der Zellstoff-Herstellung

Lignin fällt in der Produktion von Zellstoff (Bild) und Papier im Millionen-Tonnen-Maßstab an
Lignin fällt in der Produktion von Zellstoff (Bild) und Papier im Millionen-Tonnen-Maßstab an

Die CMBlu Projekt AG (Alzenau) will mit fünf Partnern kostengünstige und nachhaltige organische Elektrolyte aus Lignin für Redox-Flow-Batterien entwickeln. Letztere eignen sich vor allem für die stationäre Speicherung von Solar- und Windstrom. Eine Zellstofffabrik liefert die Ligninsulfonate, die im Herstellungsprozess als Nebenprodukt anfallen.

Die Projektpartner halten Kosten von 8 Cent pro Kilowattstunde gespeichertem Strom für möglich.

Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR, Gülzow-Prüzen) gefördert.

 

Vanadium steht nicht in den erforderlichen Mengen zur Verfügung

Redox-Flow-Batterien eignen sich grundsätzlich gut für die stationäre Energiespeicherung, da ihre Speicherkapazität unabhängig von ihrer elektrischen Leistung skaliert werden kann. Denn die beiden Elektrolyte für die negative und positive Elektrodenseite werden in separaten Tanks gelagert. Damit ist die Speicherkapazität im Prinzip nur durch die Größe der Tanks und die Menge der Elektrolyte limitiert.

Bisher wurden dafür in der Regel Verbindungen des Metalls Vanadium eingesetzt, die jedoch in den erforderlichen Mengen nicht zur Verfügung stehen, teuer und chemisch relativ instabil sind.

 

Lignin fällt im Millionen-Tonnen-Maßstab an

Eine Alternative könnten Elektrolyte aus organischen Verbindungen sein, die sich aus Lignin gewinnen lassen. Lignin fällt in der Zellstoff- und Papierproduktion weltweit im Millionen-Tonnen-Maßstab an. Chinone sind die Zielmoleküle in dem jetzt begonnenen Vorhaben.

Die Wissenschaftler wollen zwei geeignete Redox-Paare mit ausreichend verschiedenen elektrochemischen Potenzialen aus Ligninsulfonaten gewinnen, die in der Ablauge des Zellstoffwerks anfallen. Die geplante Herstellungskette umfasst einen Filtrationsschritt zur Reinigung sowie eine elektrochemische und chemo-katalytische Lignin-Spaltung zu aromatischen Vorläuferverbindungen, die anschließend zu Chinonen umgesetzt werden.

 

Pilotanlage geplant

Ist das Proof-of-Concept erfolgreich, wollen die Wissenschaftler in einem Folgeprojekt eine Pilotanlage mit einer Produktion von einem Kilogramm Chinonen pro Tag errichten. Bezüglich der Wirtschaftlichkeit ist das Forscher-Team optimistisch: Die Internationale Energieagentur sieht den Durchbruch der Batteriespeicher-Technologie bei Kosten von maximal 0,08 Euro pro gespeicherter kWh - diese Kosten halten die Forscher mit ihrem Ansatz für mittelfristig erreichbar.

„Der Einsatz von Lignin in Energiespeicher-Systemen wäre eine bedeutende Aufwertung dieser ohnehin anfallenden Ressource, die bisher hauptsächlich thermisch verwertet wird“, heißt es in der Pressemitteilung. Die nicht zum Elektrolyt umgewandelten Bestandteile der Ablauge sollen wieder in den Stoffkreislauf der Zellstofffabrik zurückgeführt werden.

 

20.04.2017 | Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.; Bild: Wikipedia/ Jan Homann | solarserver.de © Heindl Server GmbH

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