Stromgewinnung aus der Stoffwechselaktivität von Mikroben

28. Juni 2003, 16:00
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Weiterer Schritt auf dem Weg zur "Bio-Brennstoffzelle"

Greifswald - Wissenschaftern der Ernst Moritz Arndt Universität in Greifswald ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur "Bio-Brennstoffzelle" geglückt. Während "normale" und herkömmliche Brennstoffzellen konventionelle Energieträger wie etwa Methanol benötigen, nutzen die mikrobiellen Brennstoffzellen die Stoffwechselaktivität von Mikroorganismen zur Energiegewinnung, berichtet die Gesellschaft Deutscher Chemiker.

Das geniale Konzept der Bio-Brennstoffzelle ist nicht neu, aber den Greifswalder Forschern ist es nun gelungen, den Schritt vom Mikro- in den Milliampère-Bereich zu heben. "Bisher ist die Umsetzung in die Praxis an einer viel zu mageren Stromausbeute gescheitert", berichtet Uwe Schröder vom Institut für Chemie und Biochemie der Uni Greifswald, der das Projekt leitete. Den Forschern Uwe Schröder, Juliane Nießen und Fritz Scholz ist es gelungen, Mikroben besser als bisher mit dem Stromkreis zu verdrahten, um die aus dem mikrobiellen Stoffwechsel "abgezapften" Elektronen auf die Elektroden zu übertragen. "Während die Mikroorganismen munter in einem Tank Glukose verstoffwechseln, wird die Fermentationsbrühe kontinuierlich durch einen separaten Anodenraum gepumpt", erklärt Schröder. Dieser Anodenraum ist durch eine halbdurchlässige Membran vom Kathodenraum getrennt.

Entscheidende Änderung

"Der Clou dieser Bio-Brennstoffzelle ist die neuartige beschichtete Anode: Eine Platinelektrode oder eine mit Platin überzogene Graphitelektrode wird mit einer Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff Polyanilin überzogen", führt der Experte aus. Die Kunststoffschicht ist biokompatibel und elektrokatalytisch aktiv. Sie nimmt Elektronen aus dem Stoffwechsel der Bakterien auf, überträgt sie auf die Anode und ist so entscheidend am Stromfluss beteiligt. Das Problem der Zelle beim Betrieb, ein durch den bakteriellen Stoffwechsel entstehender Oxidationsprozesses würde die Anode desaktivieren, wird mit regelmäßigen Spannungspulsen chemisch umgesetzt und von der Anodenoberfläche abgelöst. "Die neuartige Bio-Brennstoffzelle gibt kontinuierlich bis zu 1,5 mA pro Quadratzentimeter ab", berichtet Schröder.

Brennstoffzellen könnten für viele Anwendungen die Energiequelle der Zukunft sein. Die direkte Umwandlung von chemischer in elektrische Energie ohne den Umweg über eine Verbrennung macht diese Technik umweltfreundlich. Experten schätzen, dass der Durchbruch zu einer Massenanwendung bevor steht. Neuartige Konzepte arbeiten daran, die Brennstoffzellen mit nachwachsenden Rohstoffen betreiben. (pte)

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