Die Mission

Unser gesellschaftlicher Auftrag – die „Third Mission“

Die großen gesellschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit in den Bereichen Ressourcen, Klima, Energie und Umwelt fordern die Anpassung des gesellschaftlichen Verhaltens, aber auch die Ausrichtung unserer Universität. Als Montanuniversität Leoben ist es daher unsere Aufgabe, mit den technisch-naturwissenschaftlichen Innovationen unserer Wissenschaftler*innen und Studierenden die Zukunft nachhaltig zu verbessern und positiv für Umwelt und Gesellschaft zu gestalten.

Diese Ideen und technologischen Entwicklungen einer breiten Öffentlichkeit zu präsentieren, betrachten wir als Universität neben den Leistungsbereichen von Lehre und Forschung als unsere dritte Kernaufgabe – die „Third Mission“.

Die Gesellschaft hat heutzutage viele Fragen, die die Zukunft unseres Planeten betreffen. Die Montanuniversität Leoben möchte mit dem Konzept „MUL BUZZ bringt Antworten“ einer breiten Öffentlichkeit die Möglichkeit geben, qualifizierte Antworten auf ihre Fragen zu erhalten. Mit der Expertise unserer Wissenschaftler*innen in den Bereichen Advanced Resources, Smart Materials, Sustainable Processing und Responsible Consumption and Production soll ein öffentlicher Fragen-Antworten–Katalog entstehen, der allen Menschen jederzeit zur Verfügung steht.

#buzzt ERLEBNISSe
Du hast Fragen zu...
... unseren aktuellen Forschungs­gebieten Advanced Resources, Smart Materials, Sustainable Processing und Responsible Consumption and Production?

Dann teile uns diese mit und wir werden versuchen diese Fragen zu beantworten, entsprechend unserer Mission „MUL BUZZ bringt Antworten“.

MUl BUZZ bringt Antworten

Bei welcher Temperatur zerplatzt eine Lithium-Ionen-Batterie?

// Olivia

//Eva Gerold, Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie

Lithium-Ionen-Batterien halten einiges aus. Eigentlich „zerplatzen“ sie nicht, sondern sie überhitzt und löst im Inneren des Batterie eine thermische Reaktion aus, durch welche sich die Batterie sehr schnell aufheizt. Dabei können Temperaturen von bis zu 1000 °C im Inneren erreicht werden. Die Batterie bläht sich dann auf und fängt an zu brennen.

Wie recycelt man eine Li-Batterie? Was braucht man dafür alles?

// Valerie

//Eva Gerold, Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie

Gerold: Prinzipiell lassen sich Lithium-Ionen-Batterien pyro- oder hydrometallurgisch recyceln. Möchte man den Großteil der Bestandteile in einer hohen Qualität zurückgewinnen, kommen im Allgemeinen hydrometallurgische Verfahren zum Einsatz. Dabei wird nach einer Entladung und mechanischen Zerkleinerung die sogenannte Schwarzmasse (darin sind die Wertmetalle und Graphit enthalten) in sauren Lösungen gelaugt, um deren Inhaltsstoffe wie z.B. Kobalt, Nickel, Mangan und Lithium zurückzugewinnen. Der Graphit bleibt als Feststoff zurück und wird ebenfalls recycelt. Die zurückgewonnenen Komponenten können wieder als Batteriematerialien oder auch in anderen Industriezweigen (z.B. Edelstahlindustrie) Verwendung finden.

Unterscheidet sich eine "normale" Raffinerie von einer e-Fuel Raffinerie?

// Grüne Karotte

//Markus Lehner, Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutz

Bei der Produktion von E-Fuels wird in einem ersten Schritt aus erneuerbarem Strom in einer Elektrolyse Wasserstoff hergestellt. Das ist eigentlich schon ein e-Fuel, weil man damit eine Brennstoffzelle antreiben kann, die einen Elektromotor Strom liefert. Wenn man aber den Wasserstoff weiterverarbeitet, kann man daraus gemeinsam mit Kohlendioxid synthetische Kohlenwasserstoffe erzeugen, man spricht auch von synthetisch erzeugtem Rohöl. Um aus diesem synthetischen Rohöl Benzin, Kerosin oder Diesel herzustellen, braucht es eine ganz normale Raffinerie, in der das synthetische Rohöl wie fossiles Rohöl zu Produkten aufgearbeitet wird. Also, die Raffinerie unterscheidet sich nicht, der Weg zum Ausgangsstoff, dem synthetischen Rohöl, der ist allerdings komplett anders wie beim fossilen, welches ja aus Lagerstätten gefördert wird. Die E-Fuels sind dann klimaneutral, wenn das dafür notwendige CO2 aus der Luft kommt und der Wasserstoff grün ist, also mit erneuerbarem Strom erzeugt wird.

Wie viel mehr Strom brauchen E-Fuels vs. Elektro?

// Peter

// Markus Lehner, Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutz

Zur Beantwortung der Frage muss man sich die Wirkungsgrade in den Umwandlungsketten ansehen. Was ist damit gemeint? Um Strom als Antrieb in Elektrofahrzeugen verwenden zu können, muss man den Strom zur Batterie hinleiten und hat dabei die Verluste im Stromübertragungsnetz. Diese sind gering, der Wirkungsgrad liegt bei etwa 95 Prozent. Dann kommen dazu die Verluste beim Laden der Batterien, diese sind systemabhängig, die Wirkungsgrade liegen bei rund 90 Prozent. Ein Elektromotor setzt rund 80 Prozent bis 85 Prozent des zugeführten Stroms in Bewegungsenergie um. Der Gesamtwirkungsgrad einer Umwandlungskette wird durch Multiplikation der Einzelwirkungsgrade berechnet, hier also 0,95 x 0,90 x 0,80 = 0,684. Das heißt, beim einem batterieelektrischen Fahrzeug liegt der Wirkungsgrad in der Größenordnung von 68 Prozent.
Bei E-Fuels wird der Strom in einer Elektrolyse zu Wasserstoff umgewandelt, die Wirkungsgrade schwanken je nach Technologie zwischen 65 Prozent und 70 Prozent. Zukünftige technische Entwicklungen, z.B. bei Hochtemperaturelektrolysen, lassen Wirkungsgrade größer 80 Prozent erwarten. Wenn der Wassersoff mit CO2 zu synthetischem Diesel oder Benzin umgewandelt wird, dann liegt der Wirkungsgrad in der Größenordnung von 70 Prozent. Ein Dieselmotor hat einen Wirkungsgrad von etwa 45 Prozent, Benzinmotoren sind mit nur rund 20 Prozent Wirkungsgrad deutlich ineffizienter. Für das Dieselfahrzeug ergibt sich also: 0,70 x 0,70 x 0,45 = 0,22, für einen Benziner in etwa 0,10. Das heißt, bei E-Fuels liegt der Gesamtwirkungsgrad zwischen 10 und 22 Prozent. Damit kann ein batterieelektrisches Fahrzeug mit 1 kWh Strom etwa 6 mal weiter fahren als ein Verbrennungsmotor mit E-Fuels.

Was macht E-Fuels besonders nachhaltig?

// Benjamin

// Markus Lehner, Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutz

Es gibt eine Reihe von Aspekten, die für E-Fuels sprechen: Es lassen sich nicht alle Bereiche der Mobilität auf batterieelektrische Antriebe umstellen, das sind allen voran die Luftfahrt, aber auch die Schifffahrt oder der Schwerlastverkehr für Langstrecken. Hier sind E-Fuels eine nachhaltige Alternative, da bei deren Verbrennung genau so viel CO2 wieder freigesetzt wird als vorher gebunden wurde. Ein weiterer Vorteil von E-Fuels ist, dass bereits vorhandene Infrastruktur weiter verwendet werden kann, also z.B. das Tankstellennetz. Es sind auch keine Änderungen an den Motoren notwendig. In einer Übergangsphase kann so der CO2-Ausstoß von Verbrennungsmotoren reduziert werden, wenn man beispielsweise E-Fuels mit fossilen Kraftstoffen mischt. E-Fuels sind auch besonders sauber in der Verbrennung, da sie beispielsweise kein Schwefel enthalten. Was aber nicht heißt, dass man mit E-Fuels rasch die Mobilität klimaneutral machen kann. Dazu sind sie derzeit noch zu teuer in der Herstellung und auch bei weitem nicht in den Mengen verfügbar, in welchen man sie brauchen würde, um bei den Verbrennungsmotoren zu bleiben. Dafür ist der Einsatz an erneuerbarem Strom zu hoch und dieser ist auch auf absehbare Zeit, zumindest in Österreich, nicht in den notwendigen Mengen verfügbar. E-Fuels sind also da besonders nachhaltig, wo es sonst keine vernünftige Alternative gibt.

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