Recyclebare Batterien zur Verringerung von CO₂-Emissionen

Forschungspreisträgerinnen der Universität Paderborn stellen Ergebnisse vor

10.11.2026

v. l. n. r. stellvertretender Bürgermeister Robert Siemensmeyer, Simone Probst, Nieves Lopez Salas, Teresa de los Arcos de Pedro und Thomas Tröster.

Paderborn University, Madita Schmalenstroer

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Der Klimaschutz und eine zuverlässige Energieversorgung zählen zu den großen Aufgaben unserer Zeit. Während der Bedarf an Energie steigt, müssen die Kohlenstoffdioxid-Emissionen (CO₂) sinken und wertvolle Ressourcen effizienter genutzt werden. Deshalb sind Technologien gefragt, die mehrere dieser Herausforderungen gleichzeitig angehen. Was wäre also, wenn CO₂ dazu eingesetzt wird, um den Klimaschutz voranzutreiben? Jun.-Prof. Dr. María Nieves López Salas und PD Dr. Teresa de los Arcos de Pedro, beide vom Department Chemie der Universität Paderborn, beschäftigen sich in ihrem Forschungsprojekt mit genau dieser Frage. Sie untersuchen, ob CO₂ genutzt werden kann, um Energie in Batterien zu speichern. Für ihr Vorhaben wurden sie 2024 mit dem Forschungspreis der Universität Paderborn ausgezeichnet und haben nun ihre ersten Ergebnisse im Paderborner Rathaus der Öffentlichkeit präsentiert.

Einsatz in der Industrie

„Erneuerbare Energien wie Wind oder Sonne sind nicht immer verfügbar. Deshalb braucht es große Batterien, die diesen Strom zuverlässig speichern, ohne selbst schädlich für die Umwelt zu sein“, erklärt Dr. de los Arcos de Pedro. Die Paderborner CO₂-Batterien sind daher für große, energieintensive Industrieanlagen wie zum Beispiel Stahlwerke gedacht. Dort könnten sie künftig eingesetzt werden, um eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, Netzkompensation oder autarke Notfallsysteme zu gewährleisten. Möglich wäre das u. a., wenn die Batterien direkt mit industriellen CO₂-Quellen verbunden werden. „Das CO₂ würde dabei aufgefangen und in der Batterie beispielsweise zu Kohlenstoffmonoxid umgewandelt, das anschließend als Ausgangsstoff für weitere chemische Prozesse genutzt werden könnte“, sagt Jun.-Prof. López Salas. Dass diese Umwandlung an einer Elektrode stattfindet, ist eines der zentralen Ergebnisse der Chemikerinnen. Kohlenstoffmonoxid kann zwar im Alltag schädlich sein, in der Industrie jedoch weiterverwendet werden, z. B. als zentraler Grundstoff zur Herstellung von Chemikalien.

Innovative Katalysatoren für nachhaltige Batterien

Von Handys bis zu großen Industrieanlagen: Bisher werden fast überall Lithium-Ionen-Batterien verwendet. „Diese Batterien weisen jedoch trotz ihrer guten Funktionalität Probleme auf: Rohstoffe wie Lithium und Kobalt kommen aus einigen wenigen Ländern und werden teilweise unter schlechten Arbeitsbedingungen abgebaut. Außerdem gehen sie mit Umweltbelastungen und einem hohen Wasserverbrauch einher. Darüber hinaus ist das Recycling technisch kompliziert und teuer“, so Dr. de los Arcos de Pedro. Deshalb haben die beiden Wissenschaftlerinnen das Forschungsprojekt „CO2 BATT“ initiiert, mit dem Ziel, Batterien zu entwickeln, die nachhaltige Materialien verwenden und gleichzeitig CO₂ nutzen sowie reduzieren.

Die sogenannten „Übergangsmetall-CO₂-Batterien (TMBCs)“ bestehen aus zwei Elektroden. Auf der einen Seite gibt es ein Metall, die Anode, und auf der anderen Seite Kohlenstoff, die Kathode. Dazwischen befindet sich eine Elektrolyt-Flüssigkeit, die Ionen durch eine Membran von der Anode zur Kathode leitet. „Das Besondere dabei ist, dass die Batterie CO₂ aus der Luft nutzt, um Strom zu erzeugen. Ein Problem ist jedoch, dass CO₂ ein sehr stabiles Molekül ist und nicht leicht mit anderen Stoffen reagiert. Genau hier kommt unsere Forschung ins Spiel: Wir testen, welche Materialien sich am besten eignen und entwickeln Katalysatoren, die dabei helfen, CO₂ leichter und schneller reagieren zu lassen“, erklärt Jun.-Prof. López Salas, die sich in ihrer Forschung auf nachhaltige Materialchemie konzentriert. Zum Beispiel hat das Forschungsteam einen Katalysator aus Chitin entwickelt, ein natürlicher Stoff, der etwa in der Schale von Krebsen zu finden ist. Mit Erfolg: Die CO₂-Batterie konnte über 50 Stunden immer wieder ge- und entladen werden.

Forschung mit großem Potenzial

Jun.-Prof. López Salas blickt zuversichtlich auf die nächsten Arbeitsschritte: „Wir haben jetzt Materialien, die funktionieren und gute Ergebnisse zeigen. Gleichzeitig arbeiten wir daran, die Oberflächenanalyse des Katalysators in Echtzeit unter realen Reaktionsbedingungen durchzuführen. Dadurch können wir u. a. Erkenntnisse über den chemischen Zustand der Atome gewinnen. Dieses Verfahren ist besonders spannend, da wir damit eine der wenigen Forschungsgruppen weltweit wären, die solche Untersuchungen durchführen können.“

„Das Projekt verkörpert genau das, was wir mit dem Forschungspreis der Universität unterstützen wollen: kühne Ideen mit großem Potenzial. Hier sehen wir ein Prinzip, das CO₂ vom Problem zum Baustein macht. Das Potenzial, das hier sichtbar wird, ist enorm: Ein einziger Ansatz adressiert gleichzeitig den Klimaschutz und die zuverlässige Energieversorgung“, sagt Prof. Dr. Thomas Tröster, Vizepräsident für Forschung und akademische Karrierewege.

https://www.chemie.de/news/1190290/recyclebare-batterien-zur-verringerung-von-co-emissionen.html