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Angesichts des fortschreitenden Klimawandels und steigender Energiepreise haben günstige und nachhaltige Energiequellen 2022 einen hohen Stellenwert eingenommen. Unter dem Schlagwort „grüne Technik“ wurden aber nicht nur neue Ansätze präsentiert, die sich mit Solarstrom oder Wasserstoff beschäftigen. Es steht vielmehr für einen breiten Trend, der die gesamte Tech-Branche erfasst hat und sich mit den verschiedensten Themen wie der Reduktion von Plastikmüll oder der Verbesserung der E-Mobilität auseinandersetzt.
Spannende „grüne“ Ideen
Was die Suche nach neuen, umweltfreundlichen Energiequellen betrifft, haben Forscher aus den unterschiedlichsten Bereichen eine Reihe spannender Ansätze vorgestellt. Ob Bakterien, Luftfeuchtigkeit, menschlicher Schweiß oder Abfallwärme – Strom lässt sich prinzipiell auf viele Arten erzeugen. Im Moment funktioniert das zwar meist noch ausschließlich im Labor, innovative Ideen mit vielversprechendem Anwendungspotenzial gibt es aber genügend.
Solarenergie und Wasserstoff
Weitaus fortgeschrittener zeigt sich die Entwicklung im Bereich von Solarstrom. Technologien werden effizienter und damit auch verstärkt als echte Alternativen in der Praxis einsetzbar. Neue Forschungsprojekte zeigen, wohin die Reise gehen könnte. So meldeten chinesische Forscher einen neuen Weltrekord in der Leistung von flexiblen, auf dünnen Schichten basierenden Solarzellen. Kollegen aus den USA steigerten deren Wirkungsgrad mithilfe eines speziellen Films, der auch ultraviolettes und blaues Licht nutzbar macht, auf bis zu 82 Prozent. Und mittels Infrarotlicht lässt sich sogar nachts Solarenergie gewinnen.
Ein weiterer großer Hoffnungsträger für eine „grüne“ Energiezukunft ist Wasserstoff. Auch hier haben Wissenschafter zahlreiche interessante Konzepte vorgelegt, die eine einfachere, kostengünstigere und effizientere Produktion und Nutzung dieses Elements ermöglichen sollen. Zum Beispiel lässt sich seine Produktionsrate mittels Schallwellen um das 14-Fache steigern. Aber auch die Verwendung von modifiziertem Aluminium-Nanoteilchen oder Licht kann die Herstellung von Wasserstoff beschleunigen. Um diese günstiger zu gestalten, setzen manche Experten auf speziell beschichtete Elektroden, andere auf einen Kupfer-Eisen-Katalysator.
Plastikersatz und -reduktion
Ganz weit oben in der Prioritätenliste finden sich auch Ideen, die auf eine Reduktion beziehungsweise vielleicht sogar eine völlige Abkehr von der Verwendung von Kunststoffen abzielen. Als umweltverträgliche Alternative präsentierten indische Forscher transparentes Holz. Dieses wird hergestellt, indem das Lignin, das die Fasern wie ein Kleber zusammenhält, durch transparente Kunststoffmoleküle ersetzt wird. Im Verpackungssektor und in anderen Bereichen könnte Plastik künftig durch weitgehend natürliche Materialien abgelöst werden, wie Forscher der Aalto University betonen. Sie haben starke und flexible Zellulosefilme hergestellt, die auch bei Nässe noch unglaublich stabil sind.
Auch dem Mikroplastik, das Mensch und Umwelt auf verschiedene Weise belastet, soll es bald an den Kragen gehen. Im Zuge eines gemeinsamen Projekts von MIT und BASF wurde ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich Mikroplastik durch Seide ersetzen lässt, die sich nach getaner Arbeit umweltneutral abbaut. US-Forscher in Princeton wollen Meerwasser mithilfe eines besonderen Aerogels auf Eiweißbasis von winzigen Kunststoffteilchen befreien. Der britische Ingenieur Adam Root hat zudem mit „Gulp“ ein Gerät gebaut, das Mikroplastik aus den Abwasserströmen von Waschmaschinen herausfiltert.
Akkus der Zukunft
Hoch im Kurs steht auch weiterhin die Suche nach neuen Technologien zur Stromspeicherung, die den enormen Energiehunger der Gesellschaft auch künftig stillen. Auch hier gewinnen „grüne“ Konzepte zunehmend an Bedeutung, wie Forscher aus Maryland zeigten. Sie bewiesen, dass sie auf Basis von Chitin – ein Stoff, der unter anderem in den Schalen von Krebstieren wie Krabben steckt – eine umweltfreundliche Batterie bauen können, um Strom aus Wind- und Solargeneratoren zu speichern. Kollegen aus Singapur nutzen hingegen Altpapier als Rohstoff zur Herstellung von Anoden für Lithium-Ionen-Akkus.
Eine Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien sind möglicherweise Calcium-Schwefel-Akkus, deren Entwicklung im vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt koordinierten Verbundprojekt „CaSino“ vorangetrieben wird. Calcium sei viel kostengünstiger als Lithium und ermögliche eine stabilere Materialienlieferkette, so die Forscher. Fortschritte wurden aber auch mit anderen Materialien erzielt, beispielsweise bei Natrium-Metall-, Lithium-Schwefel oder Zink-Ionen-Batterien, die ohne giftige Werkstoffe auskommen sollen.
Modernere E-Autos
Neue, effizientere Stromspeicher werden nicht nur für zahlreiche elektronische Gadgets benötigt, sondern sollen vor allem auch die Energiewende bei der Mobilität vorantreiben. Um die elektromobile Welt aufzumischen, hat das Schweizer Unternehmen Morand eTechnology einen „Super-Akku“ entwickelt, der sich in nur zweieinhalb Minuten komplett aufladen lässt. Er reicht für etwa 70 Kilometer und ist für Stadt- und Hybridautos gedacht, die die mit Elektro- und Verbrennungsmotor ausgestattet sind.
Eine Ladezeit von nur 15 Minuten für E-Autos versprechen auch Wissenschafter des Oak Ridge National Laboratory des US-Energieministeriums DOE. Sie setzen auf eine Molybdän-Wolfram-Niobat-Legierung als leistungsfähigen Ersatz für das in Lithium-Ionen-Batterien üblicherweise verwendete Kathodenmaterial Graphit. Eine Vergrößerung der Reichweite wollen Forscher in Australien mit einem neuen Permanentmagnet-Synchronmotor bewerkstelligen. Dieser ist den Experten zufolge kompakter und leichter als vergleichbare Antriebe, hat einen höheren Wirkungsgrad und erreicht bis zu 100.000 Umdrehungen pro Minute. Ingenieure aus Florida wollen den Stromspeicher sogar gleich direkt in der Karosserie verstecken. Dadurch würden E-Autos deutlich leichter, was deren Reichweite um 25 Prozent steigern könnte, so die Grundidee.
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