Hamburg. Chemikerin Clare Grey wird für Pionierarbeit bei Optimierung eines für die Gesellschaft immer wichtigeren Gegenstands ausgezeichnet.

Die britische Chemikerin Clare Grey erhält in diesem Jahr den mit einer Million Euro dotierten Hamburger Körber-Preis für die Europäischen Wissenschaften. Mit ihrer Forschung leistet sie wichtige Pionierarbeit bei der Optimierung von Akkus mithilfe der NMR-Spektroskopie. Warum Clare Grey Forscherin geworden ist und welche Ziele sie noch erreichen möchte, verrät die Preisträgerin im Abendblatt-Interview.

Wie haben Sie erfahren, dass Sie den Körber-Preis für Europäische Wissenschaft erhalten?

Clare Grey: Ich saß zu Hause in meinem Büro und erholte mich von den fast pausenlosen Zoom-Anrufen bei meinen Studenten und Mitarbeitern. Da rief Matthias Meyer von der Körber-Stiftung an – ich dachte, er ruft an, um mich zu bitten, weitere Unterlagen einzureichen. Mit dem Preis hatte ich nicht gerechnet.

Wollten Sie schon immer Chemikerin werden und forschen?

Clare Grey: Ich wollte schon immer forschen und Wissenschaftlerin werden – aber ich war mir nicht immer sicher, in welchem Bereich. Als Schülerin wollte ich eine Zeit lang Ärztin werden, dann Physikerin oder Chemikerin, aber ich bin bei der Chemie geblieben.

Schon zu Beginn Ihres Studiums haben Sie eine neue Methode entwickelt, um die Struktur von Metalloxiden zu untersuchen. Sie ist vergleichbar mit der Methode, mit der Ärzte Menschen „durchleuchten“. Wie kamen Sie auf die Idee, die NMR-Spektroskopie einzusetzen und damit Neuland zu betreten?

Clare Grey: Die Anwendung der NMR auf Materialien steckte noch in den Kinderschuhen. Mein Doktorvater kam eines Tages von einer Konferenz zurück und war begeistert von dieser neuen Methode. Seine Begeisterung steckte mich an. Also begann ich, die Entwicklung der neuen Methode zu unterstützen. Jahre später, als ich Professorin in den USA war, traf ich auf einer Konferenz einen Wissenschaftler der Firma Duracell. Er machte mich mit einigen der neuen Materialien bekannt, die für Lithium-Ionen-Batterien untersucht wurden. Ich bekam sogar einige Proben für mein NMR-Spektrometer von ihm.

Zur gleichen Zeit spielte ich Squash mit Elektrochemikern, die im nahe gelegenen National Laboratory arbeiteten, wo ich auch tätig war. Nach einigen Diskussionen erlaubten sie mir und meinen Studenten, ihre Labors zu benutzen. So konnten wir Batterien bauen, sie auseinandernehmen und die Materialien in meinem Labor testen. Ich brauchte etwa zwei Jahre, um herauszufinden, wie die Daten zu interpretieren sind – und noch länger, um schließlich herauszufinden, was getan werden kann, um die Lebensdauer und Leistung der Batterien zu erhöhen. Jetzt können wir Batterien sogar untersuchen, während sie geladen und entladen werden – ohne sie zu zerstören oder die chemischen Prozesse zu stören.

Vor zwei Jahren waren Sie an der Gründung eines Unternehmens beteiligt, das ultraschnell aufladbare Batterien herstellt. Ein anderes Ihrer Unternehmen exportiert die von Ihnen entwickelte NMR-Messtechnik an Labors weltweit. Dennoch ist die Grundlagenforschung für Sie unverzichtbar. Warum?

Clare Grey: Wir müssen in der Lage sein, Strom aus Wind, Wasser und Sonne kostengünstig und dauerhaft zu speichern, um bis 2050 klimaneutral zu werden. Damit die Speichertechnologie einen wesentlichen Beitrag leisten kann, brauchen wir noch bessere Batterietechnologien. Diese können wir nur erreichen, wenn wir die dafür erforderliche Grundlagenforschung heute in Angriff nehmen. Und wir müssen unsere Erkenntnisse schnell in die Entwicklung neuer Produkte umsetzen.

Vor sechs Jahren haben Sie und Kollegen in der Zeitschrift „Science“ einen Artikel über Lithium-Luft-Batterien veröffentlicht. Deren Leistung „würde ausreichen, um Autos mit einer Reichweite anzutreiben, die mit der von Autos mit Benzinmotor vergleichbar ist“. Wo stehen Sie heute?

Clare Grey: Damals war mir klar, dass wir nur einen kleinen Schritt in Richtung dessen getan hatten, was manche als die „ultimative“ Batterie bezeichnen. Wir haben die vergangenen sechs Jahre damit verbracht, herauszufinden, wie wir vorankommen können. Das ist mühsam, aber notwendig: Wir werden nicht in der Lage sein, durch einfache „Optimierungen“ immer mehr Energie aus den heutigen Batterien herauszuholen. Deshalb sollten Wissenschaftler wie ich weiter an diesen schwierigen Systemen arbeiten, auch wenn es auf dem Weg dorthin noch viele Hürden gibt.

Wann wird es Batterien geben, die umweltfreundlich hergestellt werden, effizient Energie liefern und gut recycelt werden können?

Clare Grey: Das Problem ist, dass wir Materialien brauchen, in denen wir die Energie speichern können. Aus wissenschaftlichen Gründen sind Kobaltoxide am besten geeignet – und je mehr Energie wir speichern wollen, desto mehr Material brauchen wir. Es gibt mehrere Ansätze, um dieses Problem zu lösen. Ein umweltfreundlicherer Weg ist die Verwendung einer Na­trium-Ionen-Batterie statt der Lithium-Ionen-Batterie. Lithium-Luft- oder Lithium-Schwefel-Systeme wären auf lange Sicht sogar noch besser. Aber das ist schwierig. Zu den einfacheren, kurzfristigen Lösungen gehören Batterien, die schneller aufgeladen werden können, ohne sich zu verschlechtern. In Verbindung mit einem dichteren Netz von Schnellladestationen kann man dann auch mit kleinen Batterien große Reichweiten erzielen.

Wenn Sie sich nicht speziell mit Batterien beschäftigen, was machen Sie dann?

Clare Grey: Ich werde weiterhin auf allen Ebenen daran arbeiten, zu erklären, warum wir unsere Art und Weise, Energie zu transportieren, unbedingt verbessern müssen. Dies ist von zentraler Bedeutung für die Bewältigung des Klimawandels! Ich bin auch daran interessiert, mit Wissenschaftlern zusammenzuarbeiten, vor allem mit jüngeren in Afrika, ja auf der ganzen Welt, um lokale Lösungen zu finden und ihre Forschung voranzutreiben, um eine nachhaltige Welt zu schaffen.

… und Hobbys?

Clare Grey: Ich spiele Cello in einem lokalen Orchester und hoffe, dass ich im September wieder damit anfangen kann. Außerdem liebe ich Skilanglauf, obwohl das Vereinigte Königreich nicht der beste Ort dafür ist. Im Moment begnüge ich mich mit Radfahren oder manchmal mit Laufen.

Was werden Sie mit dem Preisgeld von einer Million Euro machen?

Clare Grey: Ich möchte einen großen Teil davon verwenden, um eine neue Methode zu entwickeln, mit der man nach sehr schwachen Signalen im Inneren von Batterien suchen kann, während sie in Betrieb sind. Diese neue Methode nutzt Mikrowellen. Diese ermöglichen, nach Molekülen und Ionen zu suchen, die in sehr geringen Konzen­trationen auftreten, aber dennoch entscheidend für die Stabilität oder die Lebensdauer einer Batterie sind. Das ist technisch schwierig, da Metalle und Mi­krowellen keine gute Kombination sind, die Methode aber mit Mikrowellen arbeitet. Es gibt noch so viel zu tun, um Batterien für die Mobilität und als Speicher für das Stromnetz zu verbessern – das wird mich auf Trab halten!