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08.07.2013, 15:56 Uhr | 0 |

Strom aus Bio-Abfällen Baumpilze bringen Bio-Brennstoffzellen auf Touren

Baumpilze könnten beim Durchbruch der Stromgewinnung aus Bio-Brennstoffzellen eine entscheidende Rolle spielen: Sie erzeugen ein Enzym, das die Lebensdauer der Kathode vervielfacht.

Baumpilze der Sorte "trametes versicolor"
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Heimische Baumpilze könnten eine entscheidende Rolle spielen, um Bio-Brennstoffzellen zum Durchbruch zu verhelfen. Sie verlängern entscheidend die Lebensdauer der Kathode.

Foto: Wikipedia/James Lindsey

Bio-Brennstoffzellen sind ein Lichtblick auf der Suche nach alternativen Energiequellen. Denn sie machen es möglich, Elektrizität aus Rest- und Abfallstoffen organischen Ursprungs zu gewinnen. Sie verwenden dabei Bakterien als Katalysatoren, um mit elektrochemischen Reaktionen Strom zu erzeugen. Anders als bei Edelmetall-Katalysatoren in traditionellen Brennstoffzellen lassen sich diese Enzyme aus nachwachsenden Rohstoffen gewinnen. Bio-Brennstoffzellen sind allerdings technisch bislang nicht ausgereift genug, um in kommerziellen Anwendungen eingesetzt zu werden. Ein Problem besteht unter anderem in der relativ geringen Lebensdauer der Kathode. Hier könnten Baumpilze die Lösung bieten.

Pilz-Enzym Laccase als Katalysator für Stromgewinnung

Sabine Sané, Doktorandin im Graduiertenkolleg „Micro Energy Harvesting“ am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg, hat jetzt einen Weg gefunden, die Lebensdauer von Bio-Brennstoffzellen zu erhöhen. Und dabei wird der Baumpilz »trametes versicolor« als Katalysator für die Stromgewinnung nutzbar gemacht, der zudem in unseren Breiten wächst und daher stetig nachgeliefert werden kann.

Er gibt das Pilz-Enzym Laccase kontinuierlich in eine Lösung ab, mit der die Kathode (Pluspol) der Brennstoffzelle umgeben ist. Dort ermöglicht das Enzym, dass Sauerstoff elektrochemisch umgesetzt wird.

Dabei erleichtert den Einsatz der Enzym-Lösung in der Praxis, dass sie nicht etwa aufwändig aufbereitet werden muss. Die Lösung kann direkt in der Brennstoffzelle genutzt werden. Zudem muss sie nicht 100-prozentig rein sein.

Lebensdauer der Kathode erhöht sich von 14 auf über 120 Tage

Die Kathode von Bio-Brennstoffzellen, die mit dem Enzym Laccase arbeiten, erreichte in den Experimenten des Forscherteams um Gruppenleiter Dr. Sven Kerzenmacher bislang eine Lebensdauer von rund 14 Tagen. Danach ließ sich kein Strom mehr erzeugen. Wurde die Enzym-Lösung hingegen alle zwei Tage ausgetauscht, erhöhte sich die Lebensdauer auf 120 Tage. Und sogar deutlich längere Laufzeiten seien in Zukunft machbar.

Stromgewinnung aus Abwässern

Die Erkenntnisse dieser neuesten Experimente könnten zukünftig in den mikrobiellen Brennstoffzellen zur Stromerzeugung aus Abwasser zur Anwendung kommen. Diese Technik wird derzeit in Kerzenmachers Arbeitsgruppe ebenfalls entwickelt. Diese Brennstoffzellen verwenden Bakterien, die sich von Inhaltsstoffen aus Abwasser ernähren und dabei Elektronen an Graphit-Anoden abgeben. An der Kathode nimmt der Umgebungssauerstoff die Elektronen auf. Zwar könnte dieses System noch lange nicht den Strombedarf einer Stadt decken, jedoch den der Kläranlage selbst.

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Von Patrick Schröder
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