Strom aus dem Tattoo 18.08.2014, 16:16 Uhr

Biobatterie nutzt Schweiß als Energiequelle

Ein Tattoo, das den Leistungszustand von Sportlern überwacht und gleichzeitig Strom aus Schweiß generiert, haben Forscher der University of California in San Diego entwickelt. Sportmuffel haben beim Einsatz der Erfindung einen Vorteil: Am meisten Strom produziert, wer sonst am wenigsten trainiert. 

Der im Tattoo versteckte Sensor ist nur zwei bis drei Millimeter groß und generiert etwa vier Mikrowatt Leistung. Das reicht noch nicht aus, um beispielsweise eine Uhr mit Strom zu versorgen. Doch die Forscher sind zuversichtlich, auch noch eine Möglichkeit zum Speichern des Biostroms zu entwickeln.

Der im Tattoo versteckte Sensor ist nur zwei bis drei Millimeter groß und generiert etwa vier Mikrowatt Leistung. Das reicht noch nicht aus, um beispielsweise eine Uhr mit Strom zu versorgen. Doch die Forscher sind zuversichtlich, auch noch eine Möglichkeit zum Speichern des Biostroms zu entwickeln.

Quelle: American Chemical Society

Eigentlich wollte das Forscherteam nur einen Sensor entwickeln, der die Konzentration von Laktat im Schweiß von Sportlern misst. Bei steigender Belastung nimmt die Laktatbildung im Körper zu. Daher ist das saure Stoffwechselprodukt ein Indikator für die Kondition und den Trainingszustand von Sportlern.  Laktat entsteht, wenn der über die Atmung aufgenommene Sauerstoff nicht ganz ausreicht, um den im Muskel benötigten Energiebedarf abzudecken. Der Körper wandelt Zucker dann auch ohne Sauerstoff in Energie um.

Prof. Joseph Wang

Prof. Joseph Wang

Quelle: American Chemical Society

Bislang sind Bluttests notwendig, um den Laktatwert zu ermitteln. Die Wissenschaftler um Projektleiter Joseph Wang suchten nach einer Möglichkeit, den Laktatlevel im Schweiß ihrer Probanden zu überwachen. Dafür entwickelten sie einen Sensor, der auf Tattoo-Papier aufgebracht und dann auf  die Haut geklebt werden kann. Das Tattoo enthält ein Enzym, das dem Laktat die Elektronen entzieht und dadurch einen schwachen elektrischen Stromfluss erzeugt.

Energieausbeute muss noch gesteigert werden

Zwar sei ihr Sensor nur zwei bis drei Millimeter groß und generiere nur etwa vier Mikrowatt Leistung, räumten die Forscher ein. Ein elektronisches Gerät wie eine Uhr benötigt aber schon mindestens zehn Mikrowatt. Man arbeite nun aber daran, die Energieausbeute zu steigern und eine Möglichkeit zu schaffen, den Strom effizient zu speichern.

Im Anschluss an  erste Testergebnisse entwickelten die Forscher dann eine Schweiß-betriebene Biobatterie. Diese klebten sie als Mini-Tattoo auf die Haut von 15 Probanden, die auf stationären Fahrradtrainern in die Pedale treten mussten. Wie sich zeigte, produzierten die weniger fitten Versuchsteilnehmer schneller und mehr Laktat als die durchtrainierten – und damit mehr Strom.

Molekülstruktur Laktat.

Molekülstruktur Laktat.

Quelle: American Chemical Society

Die höchste Leistung wurde mit 70 Mikrowatt pro Quadratzentimeter Haut von einer Person aus der „Low-Fit“-Gruppe erzeugt. Zwar sei ihr Sensor nur zwei bis drei Millimeter groß und generiere nur etwa vier Mikrowatt Leistung, räumten die Forscher ein. Ein elektronisches Gerät wie eine Uhr benötigt aber schon mindestens zehn Mikrowatt . Man arbeite nun aber daran, die Energieausbeute zu steigern und eine Möglichkeit zu schaffen, den Strom effizient zu speichern.

Ungiftig und schnell aufladbar

Gegenüber herkömmlichen Batterien lässt sich die neue Biobatterie, die Schweiß nutzt, schneller aufladen. Außerdem funktioniert sie ohne giftige Chemikalien. Zukünftig könnten eine ganze Reihe von Anwendungen mit solchen Biokraftstoffzellen auf der Haut  betriebenen werden, stellte Wissenschaftler Wang in Aussicht.

 

Von Susanne Neumann

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