Forschende der Universität Ulm haben ein neuartiges Polymer entwickelt, das die Rückgewinnung von Edelmetallen aus Lösungen revolutionieren könnte. Dieses innovative Material ist in der Lage, Gold und Palladium effizient zu extrahieren. Der hohe Schwefelgehalt von etwa 50 Prozent sowie die schwammartige Struktur des Polymers spielen eine entscheidende Rolle in seinem Leistungsspektrum. Das Polymer wurde im Rahmen des Exzellenzclusters POLiS (Post Lithium Storage) entwickelt und die Ergebnisse dieser Forschung fanden ihren Platz in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie Novit, wie uni-ulm.de berichtet.
Der neuartige Thioorthoester-Chemie-Ansatz, der in der Polymerchemie bisher ungenutzt blieb, verleiht dem Material außergewöhnliche Eigenschaften. Die Struktur sorgt für eine hohe Stabilität und Wasserunlöslichkeit, während die stark zerklüftete Oberfläche die Bindungskapazität entscheidend verbessert. So kann das Polymer Palladium mit einer maximalen Bindungskapazität von 41,2 mg/g binden, was fast doppelt so viel ist wie bei bestehenden Scavengern. Ebenfalls bemerkenswert ist die Fähigkeit des Polymers, giftige Halbmetalle wie Antimon aus Schlacken von Müllverbrennungsanlagen zu entfernen, mit einer Auffangkapazität von bis zu 2,23 mg/g.
Nachhaltigkeit und industrielle Anwendung
Ein weiterer Vorteil des Polymers ist die Möglichkeit, bis zu 83 Prozent der gebundenen Stoffe wieder aus dem Material zu lösen. Dies könnte seine Einsatzmöglichkeiten in der Industrie erheblich erweitern. Außerhalb der Rückgewinnung von Edelmetallen wurde das Polymer auch als metallfreie Kathode in Lithium-Ionen-Batterien getestet. Hier zeigte es eine stabile Kapazität von rund 100 mAh/g über 1000 Lade- und Entladezyklen, und das ohne den Einsatz kritischer Metalle, was eine geringere Umweltbelastung zur Folge hat. Das Material wurde zum Patent angemeldet und Gespräche mit potenziellen Industriepartnern zur Weiterentwicklung sind geplant, um seine Anwendung in der Praxis voranzutreiben.
Die Forschung zu Thioestern zeigt, dass diese Verbindungen einzigartig und weit verbreitet in der Natur sind. In den letzten Jahren hat das Interesse an thioesterfunktionalisierten Materialien zugenommen, da sie Anwendung in responsiven Polymeren, Biokonjugaten und abbaubaren Polymeren finden. Über die Synthese und Polymerisation von thioesterhaltigen Monomeren hinaus ergeben sich neue Möglichkeiten in der Polymerchemie, wie die Verwendung von Thiolen, Aziden und anderen Verbindungen, um maßgeschneiderte Materialien zu kreieren, so pubs.rsc.org.
Effizientes Recycling von Lithium
Im gleichen Atemzug mit den Entwicklungen im Bereich der Polymerforschung sind auch Fortschritte in der Technik des Batterierecyclings von Bedeutung. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wurde ein neues Recyclingverfahren entwickelt, das es ermöglicht, bis zu 70 Prozent Lithium aus Batterieabfällen zurückzugewinnen. Diese Methode vereint mechanische Prozesse mit chemischen Reaktionen und benötigt keine hohen Temperaturen oder aggressive Chemikalien. Das Verfahren wurde in Zusammenarbeit mit der EnBW Energie Baden-Württemberg AG entwickelt, was das Ziel verfolgt, ein kostengünstiges, energieeffizientes und umweltverträgliches Recycling von Lithium-Ionen-Batterien zu erreichen.
Aktuell wird vor allem Nickel, Kobalt, Kupfer, Aluminium und Stahl aus Batterieabfällen zurückgewonnen, während die Rückgewinnung von Lithium als teuer und wenig ertragreich gilt. Die neuen mechanochemischen Ansätze, die beim Recycling verwendet werden, versprechen eine höhere Ausbeute bei geringerem Aufwand, was nicht nur die Effizienz, sondern auch die Nachhaltigkeit des Recyclingprozesses erhöht. Das Verfahren könnte in naher Zukunft im industriellen Maßstab Anwendung finden, da große Mengen an Batterien aufgrund der fortschreitenden Elektromobilität zum Recycling anfallen, wie kit.edu berichtet.
