Rode kleurstof uit meekrapwortels is een ideaal kathodemateriaal voor lithium-ionaccu’s. Veel groener dan het nu gebruikte kobalt, valt te lezen in het tijdschrift Scientific Reports.

Het gaat om de kleurstof purpurine, voluit 1,2,4-trihydroxyanthrachinon. Samen met het bekendere alizarine (1,2-dihydroxyanthrachinon) geeft het een intense oranje, rode of purperen kleur aan textiel. Vroeger werd meekrap (Rubia tinctorum) daarom ook in Nederland op grote schaal geteeld, met name op de Zeeuwse klei. Totdat rond 1870 duidelijk werd hoe je de stof goedkoop kon synthetiseren, waarna de meekrapcultuur snel uitstierf.

Amerikaanse onderzoekers hebben nu ontdekt dat purpurinemoleculen zich gemakkelijk binden aan lithiumionen, en dat ze dankzij hun aromaatstructuur ook nog eens prima doorgeefluiken voor elektronen zijn. Precies wat je nodig hebt voor je kathode. Om de geleiding te verbeteren meng je er nog 20 procent koolstof bij.

Metingen laten zien dat zo’n kathode inderdaad reversibel is te lithiëren en delithiëren. Na 50 cycli bedraagt de capaciteit ongeveer 90 mAh/g, wat vergelijkbaar is met de prestaties van anorganisch kathodemateriaal.

Het grote voordeel zou moeten zijn dat je een hoop energie en CO₂-emissies bespaart. Kobalt is tamelijk schaars. De winning en zuivering van niet al te hoogwaardig kobalterts vreet energie, en de recycling van gebruikte accu’s (naar schatting 10 miljard stuks per jaar!) nog veel meer.

Purpurine kun je vrij gemakkelijk uit meekrapwortels winnen. Alls je het oplost in een alcohol en er een lithiumzout aan toevoegt, ontstaat de voor de kathode gewenste organolithiumverbinding vanzelf. En als de accu versleten is, hoef je je over de terugwinning van de purpurine geen zorgen te maken: je kweekt gewoon een nieuwe voorraad meekrap.

De onderzoekers zijn nu op zoek naar een ‘groen’ materiaal voor de anode. Over een paar jaar hopen ze een complete duurzame accu te kunnen demonstreren.

bron: Rice University, City College of New York