Robert Klatt
Eine unter drei Euro teure mikrobielle Brennstoffzelle erzeugt aus Urin genügend Strom, um damit ein Smartphone aufladen zu können. Die klimaneutrale Technologie könnte in Zukunft genutzt werden, um abgelegene und arme Regionen der Erde mit Energie zu versorgen.
Bath (England). Aktuell wird ein Großteil des globalen Stroms in Atom- und Kohlekraftwerken erzeugt, die aufgrund ihrer CO2- und Schadstoff-Emissionen den Klimawandel beschleunigen und die Umwelt sowie die Gesundheit der Menschen negativ beeinflussen. Die Wissenschaft sucht aus diesem Grund nach neuen Methoden, um den steigenden Energiebedarf der wachsenden Weltbevölkerung klimafreundlich decken zu können. Neben dem kürzlich vorgestellten SUN-to-Liquid-Projekt, das aus Sonnenlicht, CO2 und Wasser Kerosin erzeugt, wurde dabei auch ein Bioreaktor entwickelt, in dem Bakterien nach dem Vorbild der Photosynthese aus CO2 Benzin und Plastik erzeugen.
Forscher der University of Bath haben nun im Fachmagazin Electrochimica Acta eine mikrobielle Brennstoffzelle vorgestellt, die aus Urin Strom erzeugt. Wie Jon Chouler, Autor der Studie erklärt, „bergen mikrobielle Brennstoffzellen ein großes Potenzial als nachhaltige und grüne Technologie.“ Das Funktionsprinzip dieses Brennstoffzellentyps basiert auf Mikroben, die aus organischen Substanzen mit natürlichen biologischen Prozessen Strom erzeugen.
Als Katalysator in der biologischen Brennstoffzelle nutzen die Wissenschaftler um Chouler Glucose und Ovalbumin, ein in Vogeleiern vorkommendes Protein. Im Gegensatz zu Platin, das ansonsten in mikrobiellen Brennstoffzellen als Katalysator genutzt wird, sind Glucose und Ovalbumin deutlich günstiger und nachhaltiger, weil sie durch natürliche Prozesse erneuert werden.
Um die Stromausbeute der mikrobiellen Brennstoffzelle zu steigern, untersuchten die Forscher Elektroden mit verschiedenen Längen. Es zeigte sich dabei, dass bei einer Verdoppelung der Elektrodenlänge auch die Stromproduktion proportional anstieg. Eine einzige Brennstoffzelle erzeugt laut Chouler zwei Watt Strom pro Kubikmeter, was im Vergleich zu Wasserstoffbrennstoffzellen oder Solarzellen eine noch verhältnismäßig geringe Ausbeute ist, aber bereits ausreicht, um ein Smartphone mit Energie zu versorgen.
Laut den Entwicklern „ist der große Vorteil ihrer Brennstoffzelle jedoch, dass ihre Produktion extrem günstig ist und sie Abfall als Kraftstoff nutzt – Abfall, der nie knapp wird und keine schädlichen Gase produziert.“ Weitere Entwicklungsschritte sollen nun die Leistung der Brennstoffzelle durch ein optimiertes Design verbessern. Die Wissenschaftler konstatieren, „dass wenn es ihnen gelingt, das ganze Potenzial dieses menschlichen Abfalls zu nutzen, die Stromerzeugung revolutioniert werden könnte.“
Aufgrund des geringen Herstellungspreises von höchstens drei Euro pro Brennstoffzelle, könnte dieses Mini-Kraftwerk genutzt werden, um entlegene oder arme Regionen mit Strom zu versorgen. Chouler erklärt, dass „es eine aufregende Aussicht mit ihrer Technologie womöglich das Leben armer Menschen grundlegend verändern zu können.“
Electrochimica Acta, doi: 10.1016/j.electacta.2016.01.112
