Mit der Kraft von Pflanzen Elektrodenmaterialien zurückgewinnen
Kathodenmaterialien, die wertvolle Metalle wie Kobalt, Nickel oder Mangan nutzen, sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte die Kraftpakete der Lithium-Ionen-Batterien. Ihr Aufkommen ist jedoch begrenzt, ihre Gewinnung mit großem Aufwand und hohen Kosten verbunden. Umso wichtiger sind deshalb ein nachhaltiger Umgang und ein konsequentes Recycling der Materialien. Einen neuen Ansatz, die Metalle mithilfe von Pflanzen zurückzugewinnen, hat nun ein Forscherteam rund um den MEET Wissenschaftler Dr. Jonas Henschel erfolgreich entwickelt.
„Metall-Ernte“ mithilfe von Pflanzen
Bestimmte Pflanzenarten – auch Hyperakkumulatoren genannt – besitzen die Eigenschaft, Metalle aus Böden anzureichern, sodass diese zurückgewonnen werden können. Phytomining nennt sich dieser Prozess der „Metall-Ernte“. Da insbesondere die Böden auf Deponien und in stillgelegten Bergwerken häufig verunreinigt sind, bietet das Phytomining hier großes Potenzial. „Diese grüne Technologie hat gleich zwei entscheidende Vorteile. Zum einen kommt sie dem Umweltschutz zugute, indem Böden ökonomisch und ökologisch effizient saniert werden können. Zum anderen werden bisher ungenutzte wertvolle Metalle als Rohstoffe für neue Batterien gewonnen beziehungsweise können in Stoffkreisläufe zurückgeführt werden“, erklärt Jonas Henschel, der am MEET forscht und aktiv am Aufbau der in Münster entstehenden Forschungsfertigung Batteriezelle mitwirkt.
In enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Anorganische und Analytische Chemie sowie dem Institut für Pharmazeutische Biologie und Phytochemie der Universität Münster hat ein Forscherteam des MEETs die Pflanze „Alyssum Murale“ – Mauer-Steinkraut – auf seine Potenziale untersucht, Kobalt, Nickel und Mangan zu akkumulieren. Dazu haben die Wissenschaftler die Pflanze über mehrere Wochen auf einem Boden kultiviert, dem sie die speziellen Metalle hinzugegen hatten. In den Wurzeln, dem Stamm und den Blättern konnten sie anschließend mittels unterschiedlicher spektroskopischer Verfahren sowohl Nickel und Kobalt als auch Mangan in beträchtlicher Menge nachweisen. In einem zweiten Versuch bewiesen die Forscher außerdem, dass das Verfahren auch für die Rückgewinnung von Kathodenmaterial aus dem Boden anwendbar ist.
Erfolgreiche interdisziplinäre Machbarkeitsstudie
Die detaillierten Ergebnisse der interdisziplinären Machbarkeitsstudie sind als Open-Access-Artikel in dem Fachmagazin Recycling veröffentlicht. Mitautoren sind Jonas Henschel, Maximilian Mense, Patrick Harte, Marcel Diehl, Julius Buchmann, Fabian Kux, Dr. Sascha Nowak und Prof. Dr. Martin Winter vom MEET Batterieforschungszentrum, Lukas Schlatt und Prof. Dr. Uwe Karst vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie sowie Prof. Dr. Andreas Hensel vom Institut für Pharmazeutische Biologie und Phytochemie.