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Forscher aus Südkorea entwickeln Superkondensatoren aus Blättern

Südkoreanische Forscher haben es jüngst geschafft, aus normalen von Bäumen herabgefallenen Blättern kleine umweltfreundliche Superkondensatoren zu entwickeln. Diese Entdeckung birgt enormes Potenzial, weil diese nachhaltigen Kondensatoren weniger umweltfreundliche Kondensatoren und Batterien in Elektronikgeräten ersetzen könnten. Da etwa 30 Prozent der Erde von Wäldern bedeckt sind, stehen Laubblätter in großer Menge zur Verfügung.

Superkondensatoren aus Blättern

Die südkoreanischen Forscher vom Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) bestrahlten Laubblätter ohne jegliche Vorbehandlung mit extrem kurzen Laserpulsen. Daraufhin wandelte sich die organische Materie in Graphen um, aus denen mittels flexibler Kunststofffolien Mikro-Superkondensatoren hergestellt wurden. Diese könnten in kleinen Elektrogeräten wie Handys, Tablets und MP3-Playern eingesetzt werden. Das Forscherteam veranschaulichte das Potenzial ihrer Innovation direkt, indem es u. a. eine elektrische Uhr mithilfe der Superkondensatoren aus Laub in Betrieb nahm. Der leitende Wissenschaftler Professor Young-Jin Kim erklärte, dass Waldbiomasse aus Blättern in quasi unbegrenzten Mengen vorhanden sei und diese zukünftig für nachhaltige Energiespeicher genutzt werden können. In Sachen Klimaschutz und Nachhaltigkeit birgt die Entdeckung der Asiaten in der Tat enormes Potenzial, weil die aktuell verwendeten Kondensatoren und Batterien zum Großteil recht umweltschädlich sind.

Batterien sind meist umweltschädlich

In Batterien und Akkus sind Stoffe wie Silber, Aluminium, Lithium oder Zink und somit zum Teil auch Schwermetalle wie Quecksilber, Cadmium und Blei enthalten. Diese giftigen Schwermetalle sind eine potenzielle Gefahr für Menschen und Umwelt. Bei einer unsachgemäßen Entsorgung, wie sie leider häufigt vorkommt, können die giftigen Substanzen in die Umwelt gelangen und zum Beispiel in Flüssen von Fischen und anderen Tieren aufgenommen werden. Später gelangen sie so über die Nahrungskette in den menschlichen Kreislauf, wodurch es zu schwerwiegenden Gesundheitsschäden kommen kann. Zwar verbietet der Gesetzgeber Quecksilber in Batterien und schreibt für andere Schwermetalle wie Cadmium hohe Grenzwerte vor, umweltfreundlich und nachhaltig sind Batterien und Akkus aber trotzdem nicht. So sind Batterien sehr ineffizient, weil sie viel weniger Energie erzeugen können, als bei ihrer Herstellung verbraucht wird. Auch Akkus sind nicht viel besser: Lithium-Ionen-Akkus zum Beispiel bieten zwar einige Vorteile, nachhaltig ist die Herstellung jedoch nicht. Bei der Gewinnung von Lithium, das vorwiegend in südamerikanischen Salzseen abgebaut wird, brauchen die Produzenten viel Wasser. Dieses Wasser wiederum fehlt der heimischen Bevölkerung.

Superkondensatoren bieten Vorteile gegenüber Batterien und Akkus

Die Entwicklung leistungsfähiger und nachhaltiger Energiespeicher ist also für Umwelt- und Klimaschutz enorm wichtig. Superkondensatoren bieten gegenüber Batterien und Akkus den großen Vorteil, dass sie die Energie wesentlich schneller speichern und auch wieder abgeben können. Momentan werden die in Elektrogeräten verwendeten Kondensatoren jedoch aus synthetischen Polymeren produziert, die alles andere als umweltfreundlich sind. Die Kondensatoren aus Laub wären also in Sachen Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit ein enormer Fortschritt, darüber hinaus würden sie die Herstellung der Elektrogeräte stark in ihren Kosten senken. Bleibt also zu hoffen, dass sich die Laubbatterie durchsetzt und sie künftig einen wichtigen Beitrag zu einer grünen Zukunft leisten kann.

Kurz erklärt: So funktioniert ein Kondensator

Ein Kondensator ist ein kleines elektronisches Bauteil, das Energie speichert. Er besteht aus zwei gegenüberliegenden Elektroden aus leitfähigem Metall und einem Dielektrikum dazwischen, das als Isolationsmaterial dient. Wird ein Kondensator einer elektrischen Spannung durch Gleitstrom ausgesetzt, baut sich zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld auf. Hier ist also nun Energie gespeichert, die auch erhalten bleibt, wenn der Kondensator wieder von der Stromquelle getrennt wird. Diese Energie kann der Kondensator anschließend an Endgeräte wie Smartphones oder Elektrouhren weitergeben. Es gibt Kondensatoren verschiedener Größen und Kapazitäten. Als Kapazität wird die Menge der elektrischen Energie bezeichnet, die der Kondensator speichern kann. Superkondensatoren, bei denen kein Dielektrikum, sondern ein Elektrolyt zwischen den Elektroden liegt, sind kleine, leistungsstarke Weiterentwicklungen mit einer besonders hohen Kapazität.

Quellen

https://www.elektroauto-news.net/2022/forscher-suedkorea-entwickeln-superkondensatoren-blaettern

https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/elektrogeraete/batterien-akkus#hintergrund

https://www.mdr.de/wissen/faszination-technik/neuer-superkondensator-tu-muenchen-100.html

https://www.kids-and-science.de/wie-funktionierts/detailansicht/datum/2009/12/09/was-ist-ein-elektrischer-kondensator.html

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