Schweizer Forscherteam entwickelt lebende Batterie aus Pilzen
Eine nachhaltige Batterie, die auf dem Stoffwechsel zweier Pilzarten basiert, könnte zur Überwachung von Umweltbedingungen eingesetzt werden. Bis zu 65 Stunden können damit Temperatur-, Feuchtigkeits- und weitere Werte gesammelt werden, bevor sich die Batterie zu zersetzen beginnt.
Ein Team aus Forscherinnen und Forschern an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat eine neue Art von Energielieferant ertüftelt: eine 3D-gedruckte Batterie aus Zellulose, die auf dem Stoffwechsel von Pilzen basiert und sich nach einiger Zeit biologisch abbaut.
Keine Sorge, du brauchst dir keine Champignons ins Handy packen. Die Forschung hat zum Ziel, nachhaltigere Lösungen zur Überwachung von Umweltbedingungen zu entwickeln. Die Batterie liefert nicht viel Energie. Sie soll aber ausreichen, um für einige Tage beispielsweise Temperatursensoren zur Überwachung von abgelegenen Wäldern oder Feldern anzutreiben.
Wie funktioniert diese «Pilzbatterie»?
Die Pilzsporen werden in Zellulose-basierte, leitfähige Tinten integriert. Diese Masse lässt sich mit einem 3D-Drucker zum Erstellen von Elektroden verwenden, auf denen sich die Pilze vermehren können. Auf der Anodenseite wächst der Pilz Saccharomyces cerevisiae (ein Hefepilz), der durch seinen Stoffwechsel Elektronen freisetzt. Die Kathode wird von Trametes pubescens (ein Weißfäulepilz) gebildet, der die Elektronen einfängt. Dadurch entsteht ein kleiner Stromfluss – die Forscher sprechen von einer sogenannten mikrobiellen Brennstoffzelle.
Quelle: Empa
Die Forscher geben an, dass die Batterie über mehrere Tage hinweg zwischen 300 und 600 Millivolt produzieren und dabei drei bis 20 μA (Mikroampere) liefern können. Vier dieser Batterien sollen in Parallelschaltung einen energiesparenden Sensor bis zu 65 Tage lang betreiben können. In dieser Zeit kann er Daten zur Temperatur, Feuchtigkeit oder CO2-Konzentration sammeln. Der Sensor, den die Batterie antreibt, ist allerdings nicht biologisch abbaubar.
Quelle: Empa
Zur Messung der Batterieleistung wurden die Elektroden in einer nicht abbaubaren Kammer aus Plexiglas untergebracht. In der praktischen Anwendung wird jedoch ein Gehäuse aus natürlichem Bienenwachs verwendet. Dieses kann sich vollständig zersetzen: Nach drei Wochen waren in Tests nur noch Fragmente übrig. Als Klebstoff zur Befestigung der einzelnen Bestandteile im Gehäuse dient das von Läusen produzierte natürliche Harz Schellack.
Welche anderen Forschungen gibt es in dem Bereich?
Hintergrund der Forschung ist der hohe Bedarf an elektronischen Geräten zur Umweltüberwachung – für die Forschung genauso wie für die Landwirtschaft. Nachhaltige und effizient herstellbare Lösungen sollen die anfallende Menge an nicht recyclebarem elektronischem Müll reduzieren.
Mikrobielle Brennstoffzellen sind keine neue Erfindung. Sie machen sich zum Beispiel auch die Fotosynthese zunutze. Auch Pilz-Brennstoffzellen sind nichts Neues, doch laut den Autorinnen und Autoren der Studie ist es ihnen erstmals gelungen, zwei Pilzarten dafür zu kombinieren und deren unterschiedlichen Stoffwelchselfähigkeiten auszunutzen. Solche Brennstoffzellen eignen sich allgemein auch für biomedizinische Diagnoseformen (zum Beispiel endoskopische Diagnosekapseln im Magen oder Darm).
Weitere Infos bekommst du hier. Die vollständige Studie kannst du hier nachlesen.
Fühlt sich vor dem Gaming-PC genauso zu Hause wie in der Hängematte im Garten. Mag unter anderem das römische Kaiserreich, Containerschiffe und Science-Fiction-Bücher. Spürt vor allem News aus dem IT-Bereich und Smart Things auf.