Batterie aus Papier und Bakterien
New Yorker Forscher haben mit ihrer Batterie aus Papier und Bakterien eine LED und einen Taschenrechner ans Laufen gebracht. Künftig könnte die Entwicklung helfen, Krankheiten zu entdecken oder Umweltbelastungen präziser zu messen.
Von stromerzeugenden Bakterien besiedelt sind die Papierstreifen, die als Batterien dienen können.
Foto: Seokheun Choi
Biosensoren aus Papier gibt es schon. Sie spüren Schwermetalle auf oder messen die Aktivitäten von Enzymen. Denkbar sind viele weitere Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie, zum Beispiel in der Medizin und bei der Entdeckung von Umweltgiften. Das Problem: Ihre Messungen sind für viele Zwecke noch nicht präzise genug. Für genauere Ergebnisse benötigen sie eine eigene Stromversorgung. Die wäre mit herkömmlichen Batterien möglich, aber dann verlieren die extrem leichten, einfach herstellbaren und ebenso einfach zu entsorgenden Sensoren genau diese Vorteile.
Schon reines Wasser löst Stromerzeugung aus
Einer Lösung sind jetzt New Yorker Forscher auf der Spur: Sie entwickelten eine Batterie, die im Wesentlichen aus Papier besteht. Hinzu kommen nur noch aufgedruckte Elektroden und Bakterien, die ganz besondere Eigenschaften haben. Denn sie erzeugen bei Kontakt mit Flüssigkeit Elektronen. Die sind für die eigene Energieversorgung der Mikroben gedacht, aber weil sie durch die Zellmembran nach außen dringen können, lassen sie sich auch in Kontakt mit den Elektroden auf dem Papier bringen. Die Wissenschaftler gaben einfach Wasser oder Speichel auf das Papier, und innerhalb weniger Minuten startete der Prozess der Stromerzeugung.
Genug Strom für Taschenrechner
Seokheun Choi und seine Kollegen von der State University of New York sind begeistert von den Eigenschaften dieses Materials. „Papier hat einzigartige Vorteile. Es ist billig, leicht zu entsorgen, flexibel und hat eine große Oberfläche“, sagt Choi. Die Papier-Batterie habe im Versuch schon genug Strom für den Betrieb einer LED und eines Taschenrechners geliefert. Die eigene Stromversorgung soll die Biosensoren auch nicht wesentlich teurer machen. Damit bleiben sie für den massenhaften Einsatz auch in entlegenen und armen Gebieten der Welt interessant.
Lebensdauer und Leistung müssen noch steigen
Der Chemiker Choi, der sein Projekt jüngst auf der Jahrestagung der American Chemical Society präsentierte, weiß aber auch, dass die Entwicklung noch am Anfang steht. Zum einen muss die Lebensdauer der Papierbatterien, die bislang im trockenen Zustand etwa vier Monate haltbar sind, noch gesteigert werden. Außerdem reicht die Leistung noch nicht aus. Für die meisten praktischen Anwendung sei das Tausendfache notwendig. Das wollen die Forscher möglicherweise erreichen, indem sie die Papierbatterien stapeln oder aneinander reihen.
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