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pte20210510002 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Biomüll wird wertvolles Halbleitermaterial

Neue Technik von Forschern des Salk Institute for Biological Studies soll die Umwelt entlasten


Schleifen mit Siliziumkarbid-Trennscheibe (Foto: Janno Nivergall, pixabay.com)
Schleifen mit Siliziumkarbid-Trennscheibe (Foto: Janno Nivergall, pixabay.com)

La Jolla (pte002/10.05.2021/06:05) - Aus Kohlenstoff lässt sich mit Siliziumkarbid ein wertvolles Produkt herstellen. Das haben Forscher am Salk Institute for Biological Studies http://salk.edu gezeigt. Siliziumkarbid gehört zu den härtesten keramischen Materialien, die es zu einem gesuchten Basismaterial für Schleifsysteme aller Art und Trennscheiben macht. Noch wichtiger ist das Material als Halbleiter für die Leistungselektronik, also die elektronische Beeinflussung und Steuerung von großen elektrischen Strömen.

"Versteinerung" bei 1600 Grad

Salk-Professor Joseph Noel und sein Team haben zunächst Tabakpflanzen angebaut, die sie wegen ihrer kurzen Vegetationsperiode auswählten. Die geernteten Pflanzen froren sie bei tiefen Temperaturen ein, um sie zu einem feinen Pulver zermahlen zu können. Dann fügten sie eine siliziumhaltige Verbindung hinzu und erhitzten das Gemisch unter Luftabschluss auf eine Temperatur von 1.600 Grad Celsius, sodass es gewissermaßen versteinert. In diesem Umfeld verbinden sich Kohlenstoff- und Siliziumatome zu Siliziumkarbid.

Es ist nicht nur der Wertstoff, der das Verfahren so attraktiv macht. Es kann auch zur Verlangsamung der Erderwärmung beitragen, wenn auch angesichts der Mengen nur ein wenig. Pflanzen binden zwar CO2, geben es aber beim Verrotten in der Natur und beim Kompostieren wieder ab, sodass sie, zieht man Bilanz, für den Klimawandel keine Entlastung sind. Die Sake-Forscher wollen deshalb pflanzliche Abfälle aus der Tabak- und Maisverarbeitung und andere biogene Reststoffe nutzen, um Siliziumkarbid herzustellen. Die Tabakpflanze enthält 50.000 Mal mehr Kohlenstoff als das Samenkorn, aus dem sie sich entwickelt hat, wie Messungen der Sake-Forscher zeigen.

Verträglicher Energieverbrauch

Die Energiemenge zur Produktion von 1,8 Gramm Siliziumkarbid liegt bei 177 Kilowattstunden. 125 Kilowattstunden verschlingt dabei der Vakuumofen. Das klingt zwar nach viel, ist aber nach Ermittlungen der Forscher nicht mehr als bei anderen Verfahren zur Herstellung der Keramik. Nun wollen die Forscher mit Pflanzen wie Bambus und Schachtelhalmen experimentieren, die bereits von Natur aus große Mengen an Silizium enthalten.

(Ende)
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