Batterien der Zukunft und das Thüringer Becken als Freiluftlabor

Ob Handy, Notebook oder Elektroauto – ohne leistungsstarke Akkus geht fast nichts mehr in der heutigen, modernen Welt. Derzeit gängige Hochleistungsakkus verwenden in der Regel Metalle und metallhaltige Materialien als Elektroden, wie etwa Lithium-Kobalt-Oxid. Ganz unproblematisch ist das nicht, wie Dr. Martin Hager weiß:

„Schon heute wird ein Viertel der weltweiten Kobaltproduktion für Batterien verwendet – und der Bedarf steigt weiter“, sagt der Chemiker von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. „Hinzu kommt, dass Metalle – insbesondere Schwermetalle wie Blei – durchaus gefährlich sein können“, so der Wissenschaftler.

In naher Zukunft könnten organische Batterien die metallischen Kraftzellen ersetzen. Erste Prototypen dieser risikoarmen und nachhaltigen Stromspeicher stellen Chemiker der Uni Jena vom 8.-12. April 2013 auf der Hannover Messe vor. Die Wissenschaftler sind auf der weltweit bedeutendsten Industriemesse am Gemeinschaftsstand „Forschung für Zukunft“ von Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen (Halle 2, Stand A38) zu finden.

Bisher experimentieren die Jenaer Forscher noch mit Batterien, die sowohl unkritische anorganische als auch erdölbasierte organische Substanzen enthalten. „Perspektivisch wollen wir jedoch Batterien herstellen, die vollständig aus organischen Rohstoffen bestehen“, sagt Martin Hager, der Leiter der Jenaer Forschergruppe „Neue polymere Materialien für effiziente Energiespeicher“ ist. Bis sich metallfreie Batterien auf dem Markt durchsetzen werden, wird es noch ein wenig dauern; Martin Hager sieht die Forschung aber auf einem guten Weg: „Im vergangenen Jahr konnten wir die Systeme stark verbessern und vor allem die Langzeitstabilität erhöhen.“ Bis zu 1.000 Mal sind die neuartigen Batterien der Jenaer wiederaufladbar.

Die Chemiker nehmen noch ein weiteres Exponat mit nach Hannover: Sie präsentieren einen speziellen Tintenstrahldrucker, der gezielt und materialschonend funktionale Materialien auf beispielsweise Biochips drucken kann. Auch Polymere für organische Solarzellen lassen sich hiermit drucken.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Verbundprojekt „Integrierte Fluiddynamik in Sedimentbecken – INFLUINS“ ist ebenfalls auf der Hannover Messe vertreten. Jenaer Geowissenschaftler erforschen gemeinsam mit Kooperationspartnern am Beispiel des Thüringer Beckens oberflächennahe und tiefe Fluid- und Stoffströme und deren Wechselwirkungen in Sedimentbecken. Die interdisziplinäre Forschergruppe untersucht dabei das Thüringer Becken als Freiluft-Geolabor sowohl aus der Luft als auch in mehr als einem Kilometer Tiefe unter der Erde.
Im Sommer 2012 haben die Forscher die Region aus der Luft erkundet: In etwa 30 Metern Höhe zog ein Helikopter seine Bahnen, unter dem ein magnetisches Volltensorsystem befestigt wurde. Dieses spezielle Messgerät kann kleinste lokale Abweichungen im Erdmagnetfeld anzeigen und wichtige Hinweise darüber geben, wo sich Wasser entlang von geologischen Strukturen bewegt. „Inzwischen liegen erste Ergebnisse aus den Daten der Befliegung vor. Ergänzen werden wir diese mit Daten, die wir durch eine weitere Befliegung im Sommer 2013 gewinnen werden“, kündigt Projektsprecherin Prof. Dr. Nina Kukowski an.

Außerdem wird in diesem Frühjahr nach langer Vorbereitung die INFLUINS-Forschungsbohrung starten: „Voraussichtlich fällt Ende April oder Anfang Mai der Startschuss“, freut sich Projektsprecher Prof. Dr. Kai Uwe Totsche. Dann werden die Wissenschaftler bis in eine Tiefe von circa 1.200 Metern in den Untergrund vordringen. Bohrkerne aus verschiedenen Tiefen, Grundwasserproben sowie umfangreiche geophysikalische Messungen helfen den Forschern, die Fluid- und Grundwasserströme und das mikrobielle Leben unter der Erde besser zu verstehen.

Kontakt:
Dr. Martin Hager
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Universität Jena
Humboldtstr. 10, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948227
E-Mail: martin.hager[at]uni-jena.de

Prof. Dr. Nina Kukowski, Prof. Dr. Kai Uwe Totsche
Institut für Geowissenschaften der Universität Jena
Burgweg 11, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948600
E-Mail: influins[at]uni-jena.de