Und außerdem war da noch was | Fußböden können jetzt nicht nur nachhaltig hergestellt werden, sie können mit Hilfe einer einfachen Methode auch Strom erzeugen – indem sie Fußschritte in Strom umwandeln.
Das Ausgangsmaterial für das neue Verfahren ist Abfall, genauer gesagt: Zellstoff. Dieser wird in Europa größtenteils aus Sägerestholz hergestellt, indem die Pflanzenfasern chemisch aufgeschlossen werden. Danach wird er zu 80 % für die Papierherstellung genutzt. Nun gibt es eine neue Möglichkeit, ihn auch anders zu verwenden, nämlich zur Stromerzeugung.
Dazu nutzt Xudong Wang von der US-amerikanischen University of Wisconsin-Madison den Effekt der so genannten Triboelektrizität. Wir erleben diesen Effekt, wenn sich unsere Kleidung durch Reibung statisch auflädt. Die Entladung kennen wir auch: Entweder als elektrisches Knistern beim Ausziehen oder als kleinen Stromschlag, sobald wir uns an anderen Menschen, Heizungen oder Eisengeländern erden und entladen.
Zwischen zwei Bodenschichten fließen Elektronen
Bei Wang übernimmt eine Schicht aus Zellulose-Nanofasern mit rauer Oberfläche die eine Seite und eine Schicht aus fluoriertem Ethylen-Propylen (FEP) die andere Seite des so genannten Triboelektrischen Generators (TENG). Werden diese Schichten durch Druck komprimiert, kommen die unterschiedlichen Fasern in Kontakt, und der gleiche Effekt wie bei der Reibung von Stoff entsteht. „Sobald diese zwei Materialien zusammenkommen, bewegen sich Elektronen von dem einem zum anderen, basierend auf ihrer unterschiedlichen Elektronenaffinität“, erklärt Wang. Dieser Elektronentransfer erzeugt ein Ladungsungleichgewicht, welches sich natürlich wieder ausgleichen will. Statt dies aber wie bei unsere Kleidung auf direktem Weg tun zu können, sind im TENG die Schichten so angeordnet, dass die Elektronen für ihren Rückweg durch einen externe Leitung fließen müssen – und so Strom produzieren.
Werden diese Nanofaserplatten nun in einen Fußboden eingebettet, erzeugen sie bei jedem Schritt und Tritt Strom und könnten mit ihm Lampen zum Leuchten bringen oder Batterien laden. Eine solche Faserplatte könnte nach Angaben der Forscher bei einem normalen menschlichen Schritt bis zu 30 Volt Spannung mit 90 Mikro-Ampère erzeugen. „Wir haben lange daran gearbeitet, Energie aus menschlichen Aktivitäten zu gewinnen. Ein Weg ist es, etwas zu entwickeln, das die Menschen an sich tragen, der andere, etwas zu kreieren, was ständig von ihnen genutzt wird – und der Fußboden ist die von ihnen meistgenutzte Fläche.“
Energieerzeugung – vom Wetter unabhängig
Derart im Vorübergehen gewonnene Energie wäre im Vergleich zur Sonnen- und Windenergie wetterunabhängig, betonen die Forscher. „Häufig genutzte Böden in Fluren und Orten wie Stadien und Einkaufszentren könnten mit der integrierten Technik eine beträchtliche Menge Strom erzeugen“, sagt Wang. Da die stromerzeugenden Lagen in so einem Boden höchstens 1 mm dick seien, könnte man mehrere Lagen in einer funktionalen Einheit zusammenfassen, um eine höhere Stromausbeute zu erreichen.
Laut Wang kann die TENG-Technologie, sobald sie marktreif ist, leicht in allen Formen des Fußbodenbelags eingefügt werden. Der Forscher optimiert nun die Technik und hofft, einen Prototyp als Lehrobjekt in einen vielgenutzten Boden des Campus installieren zu können. Was er bereits weiß: Die Technik wird kostengünstig, da als Abfallprodukt reichlich vorhanden, und sie wird haltbar sein. „Unsere Labortests zeigen, dass sie problemlos für Millionen Zyklen arbeitet. Wir haben diese noch nicht in Lebensjahre umgerechnet, aber ich glaube, mit einem passenden Design kann sie den Fußbodenbelag selbst noch überdauern.“
Fitness im Büro könnte also bald nicht nur der eigenen Gesundheit, sondern auch dem Unternehmen dienen.
Die UW-Madison University berichtet ausführlich auf ihrer Medienseite über die neue Technik.
http://news.wisc.edu
Xudong Wang und seine Kollegen haben ihre Arbeit im Journal „Nano Energy“ veröffentlicht.
Teilen:
