Nachhaltige und innovative Lösungen

Der diesjährige Auftritt auf der „Hannover Messe“ wird durch Innovation und Nachhaltigkeit bestimmt: „Forschung für die Zukunft“, so heißt der Gemeinschaftsstand der Hochschulen und Forschungseinrichtungen aus Thüringen, Sachsen und Sachsen-Anhalt.

Dort präsentieren sich vom 23. bis 27. April auch die Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) und das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Hermsdorf. Unter dem Dach des „Center for Energy and Environmental Chemistry Jena“ (CEEC Jena) werden organische Batterien und Tintenstrahldrucker für funktionale Materialien ausgestellt.

Ein weiteres innovatives Exponat kommt aus dem Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie: thermoplastische Polysaccharide als Basis für umweltfreundliche Schmelzkleber.

Tintenstrahldruck mit schonenden Sintertechniken

Im Zeitalter knapper werdender Ressourcen sind organische Batterien eine interessante Alternative, um elektrische Energie zu speichern. Dabei ersetzen Polymere, also organische Verbindungen, die anorganischen Elektrodenmaterialien. Das Ziel sind einfachere Verarbeitungsmethoden und flexible Batterien bei gleichzeitiger Ressourcenersparnis. Spannende Anwendungsfelder verspricht auch der Tintenstrahldrucker für funktionale Materialien, die auf unterschiedliche Oberflächen gedruckt werden können.

„Wir können zum Beispiel konjugierte Polymere auf diese Weise zu organischen Solarzellen verarbeiten oder sehr dünne leitfähige Linien erzeugen, die mit Hilfe von Tinten auf Silbernanopartikeln basieren“, sagt Prof. Dr. Ulrich S. Schubert vom Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der FSU. Bei diesen Anwendungen spielen schonende Sintertechniken eine entscheidende Rolle.

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) präsentiert in Hannover die Hochtemperaturbatterie cerenergy® für die stationäre Energiespeicherung in einem Zellverbund von 20 einzelnen Zellen als kompaktes Batteriemodul. Sie ist die derzeit sicherste und kostengünstigste Batterie der Welt, da sie ausschließlich auf unbedenklichen und gut verfügbaren Rohstoffen wie Nickel, Aluminium und Kochsalz basiert. Bei einer vergleichbaren Energiedichte zu Lithium-Ionen-Batterien belaufen sich ihre Systemkosten auf unter 300 Euro/kWh.

Ressourcenschonender Schmelzkleber

Einen besonders ressourcenschonenden Ansatz verfolgt das Team um Prof. Dr. Thomas Heinze von der FSU. Dort wurden Synthesetechnologien zur Herstellung von biogenen Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen entwickelt und patentiert. In einer einfachen Synthese wird Stärke (z. B. aus Kartoffeln) oder Dextran mit naturbasierten Fettsäuren zu Estern verknüpft. Diese Produkte sind schmelzbar und haften an vielen Oberflächen. Eigenschaften, wie Schmelzbereich und Viskosität der Schmelze, lassen sich über den Syntheseweg definieren.

Durch das Konfektionieren der Produkte zu Granulaten, Folien und Stangen lassen sich diese neuen Biopolymerester zu den verschiedensten Zwischenprodukten umformen. „Insbesondere die Anwendung als Schmelzkleber hat ein großes Potenzial, da viele Zielgruppen angesprochen werden können“, sagt Prof. Heinze. Diese neuen Schmelzkleber seien nicht nur für Anwendungen in der Verpackungsindustrie geeignet, wobei Energieeinsparung durch Senkung der Verarbeitungstemperatur erfolgen kann, sondern es gelinge auch, die in der Medizin und Kosmetik eingesetzten bedenklichen Klebstoffe durch biokompatible Materialien zu ersetzen.

Kontakt:
Prof. Dr. Ulrich S. Schubert
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Humboldtstraße 10, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948201
E-Mail: ulrich.schubert[at]uni-jena.de

Prof. Dr. Michael Stelter
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme
Michael-Faraday-Straße 1, 07629 Hermsdorf
Tel.: 036601 / 93013031
E-Mail: michael.stelter[at]ikts.fraunhofer.de

Prof. Dr. Thomas Heinze
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Humboldtstraße 10, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948270
E-Mail: thomas.heinze[at]uni-jena.de