Warum sind in modernen Fahrzeugen immer noch Bleibatterien verbaut?
Unter den Metallen hat sich Blei als unheimlich vielseitig erwiesen. Es ist günstig, weithin verfügbar, hochgradig recycelbar und sehr gut verformbar. Bedauerlicherweise ist es aber auch giftig. „Blei wird von der Menschheit schon seit Jahrhunderten verwendet“, bemerkt Umweltingenieur Mão de Ferro von C2C-NewCap in Portugal. „Im Mittelalter war es ein unheimlich wichtiges Metall. In Großbritannien zum Beispiel wurde es in einem solchen Ausmaß abgebaut und geschmolzen, dass luftgetragene Bleipartikel aus dieser Zeit in Eiskernen aus den Schweizer Alpen nachweisbar sind. Ein Grund für die große Beliebtheit dieses Metalls liegt in seinem niedrigen Schmelzpunkt. Um einen Klumpen Blei weich zu bekommen, würde es schon reichen, ihn in eine Pfanne über glühende Kohle zu geben. Das wusste man schon im Alten Rom, und so wurden Teller und Trinkbecher oft aus Blei hergestellt. Die Bleivergiftung soll sogar einen Anteil am Niedergang des Römischen Reichs gehabt haben. Denn wie wir inzwischen wissen, sind Trinkgefäße mit Bleiauskleidung keine gute Idee.
Die gefährlichen Seiten von Blei
Bei einer Exposition wird der Großteil des Bleis natürlich ausgeschieden. Geringe Mengen können jedoch jahrelang im Körper verbleiben und dort allmählich ansteigen. Dieser Prozess wird als Bioakkumulation bezeichnet. Dieses Blei kann in das Weichgewebe oder Blut gelangen oder in Zähnen und Knochen mineralisiert werden. Bei einer Exposition gegenüber hohen Konzentrationen greift Blei das Gehirn und das zentrale Nervensystem an und kann in Extremfällen bis zum Tod führen. Es werden daher seit einiger Zeit weltweit Anstrengungen unternommen, um Blei aus Druckfarben, Kraftstoffen und Wasserleitungen zu verbannen. Die Europäische Kommission verabschiedete kürzlich eine Beschränkung der Verwendung von bleihaltiger Munition in Feuchtgebieten. Und Algerien verhängte 2021 als letztes Land der Welt ein Verbot von verbleiten Kraftstoffen. Wenn also bekannt ist, dass Blei giftig ist, und weltweit Maßnahmen unternommen wurden, um es in zahlreichen Anwendungen zu verbieten, weshalb ist es dann noch immer ein so wichtiger Bestandteil von Fahrzeugbatterien?
Suche nach kostengünstigen, skalierbaren Alternativen
Der Hauptgrund für das Durchhaltevermögen von Bleibatterien liegt darin, dass sie zahlreiche Vorteile vereinen: tragfähige, kostenwirksame, sichere und skalierbare Alternativen, die die nötige Leistung bieten können, müssen erst noch vollständig entwickelt werden. Bleibatterien sind zudem einfach recycelbar und damit wirtschaftlich. Nach ihrem Einschmelzen können sie zu Barren geformt und an die Herstellungsunternehmen zurückgeschickt werden. „Blei-Säure-Batterien sind billig“, so Mão de Ferro. „Mögliche Alternativen wie Nickel-Cadmium sind ebenfalls giftig und ihre Verwendung in Fahrzeugen aus Sicherheitsgründen verboten.“ Dieser Mangel an wirklichen Alternativen ist der Grund dafür, dass Blei in Automobilanwendungen noch nicht verboten wurde. „Selbst die meisten Elektrofahrzeuge sind für den Betrieb ihrer Elektronik mit einer Blei-Säure-Batterie ausgestattet“, ergänzt er.
Weniger Blei-Säure-Batterien in Lastkraftwagen
Die Lage ist allerdings nicht aussichtslos. Mão de Ferro und sein Team haben, teilweise durch das EU-finanzierte Projekt HYCAP, an mehreren Möglichkeiten gearbeitet, um den Einsatz von Blei-Säure-Batterien in schweren Nutzfahrzeugen zu verringern.Der Ansatz der Forschenden besteht darin, Blei-Säure-Batterien durch einen bleifreien Superkondensator zu ersetzen. „Der Superkondensator ist quasi ein Sprinter, die Batterie ein Marathonläufer“, erklärt er. „Der Superkondensator liefert für einige Sekunden einen starken Energieschub, der zum Starten des Motors benötigt wird.“ Die weniger energiehungrige Fahrzeugbeleuchtung, Heizung bzw. Klimaanlage während der eigentlichen Fahrt wird dann mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben. „Der komplette Ausstieg aus Blei-Säure-Batterien bei allen Fahrzeugen wäre schwierig“, sagt Mão de Ferro. „Mit diesem Superkondensator in Verbindung mit der Lithium-Ionen-Hybridtechnologie können wir allerdings ihren Einsatz einschränken und zeigen, dass es auch besser geht.“ Alle Wege führen bekanntlich nach Rom – doch die Reise dorthin wird hoffentlich eines Tages in bleifreien Fahrzeugen bewältigt. Klicken Sie hier, um mehr über Mão de Ferros Forschung zu erfahren: Bahnbrechende Alternative zur jahrhundertealten Blei-Säure-Batterie-Technologie
Schlüsselbegriffe
HYCAP, Batterien, Blei, Vergiftung, Lithium-Ionen, Superkondensator, Fahrzeuge