Abo
  • Services:
Anzeige
Shewanella oneidensis kann auch ohne Sauerstoff mit Strom leben.
Shewanella oneidensis kann auch ohne Sauerstoff mit Strom leben. (Bild: Wikimedia/CC-BY-SA 2.5)

Bakterien in der Brennstoffzelle

Damit die chemischen Reaktionen zur Abgabe der Elektronen überhaupt zustande kommen, müssen sie katalysiert werden. Dazu benutzen alle Lebewesen komplexe Proteinstrukturen, Enzyme, die ein möglichst perfektes Umfeld dafür schaffen. Einige der chemischen Reaktionen, die von bakteriellen Enzymen katalysiert werden, sind technisch relevant. Ein Beispiel ist die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff.

In Brennstoffzellen wird sie durch Platin katalysiert, was ein teurer Rohstoff ist. Das führte zu der Idee, Bakterienfilme anstatt von Platinkatalysatoren zu benutzen. Die Leistungsdichten von einigen Watt pro Kubikmeter sind dabei aber sehr niedrig.

Anzeige

Ein Nebenprodukt der Forschung an solchen biologischen Brennstoffzellen war eine neue Möglichkeit der Abwasseraufbereitung. Um das organische Material im Abwasser abzubauen, benötigen die Bakterien und anderen Lebewesen in Kläranlagen große Mengen Sauerstoff. Diesen Sauerstoff durch Vermischung von Luft und Wasser bereitzustellen, ist sehr ineffizient und einer der wesentlichen Kostenfaktoren von Kläranlagen.

Bakterien vernetzen sich im Biofilm

Mit einem passenden Biofilm auf einer Elektrode entfällt dagegen die Notwendigkeit für den Sauerstoff, stattdessen können die Elektronen durch eine Elektrode direkt abgeführt werden, wobei sogar Energie frei wird. Aber auch diese Technik ist nicht ausgereift und wird wohl nie ohne weitere Anlagen auskommen, um Reste aus dem Abwasser auch noch zu entfernen.

Von allen technischen Anwendungen abgesehen, ist der größte Fortschritt das Potenzial für weitere Forschung. Schon die Untersuchung der ausgebildeten Biofilme an Elektroden zeigte, dass die Bakterien in einem Film auch untereinander elektrische Verbindungen ausbilden. Dadurch gibt es eine direkte Verbindung zwischen dem Untergrund, auf dem der Biofilm haftet, und der Oberfläche.

Auf diese Weise können die Bakterien die Elektronen im Biofilm einfach weiterreichen, für die sie sonst selbst eine Entsorgungsmöglichkeit hätten finden müssen. Umgekehrt können die unteren Schichten im Film von diesen Elektronen profitieren, ohne selbst Nährstoffe aus dem Wasser aufnehmen zu müssen, zu dem nur die oberen Schichten Zugang haben.

Die Köder sind ausgelegt

Elektrischer Strom half den Forschern auch, einige Bakterienarten überhaupt im Labor zu züchten. Derzeit lassen sich bestenfalls zwei Prozent der bekannten Bakterienspezies im Labor kultivieren. Elektroden mit einer bestimmten Spannung haben sich als ein neuer Weg bewährt, bestimmte Spezies anzusiedeln und untersuchen zu können. Je nach angelegter Spannung siedeln sich verschiedene Spezies an den Elektroden an oder vermeiden sie aktiv.

Forscher sind inzwischen dazu übergegangen, in bestimmten Umgebungen wie verlassenen Minenschächten oder Sedimenten am Meeresboden nach Bakterien zu angeln. Elektroden mit verschiedenen angelegten Spannungen sind dabei der Köder. Dabei hat sich herausgestellt, dass auch viele schon bekannte Bakterienarten in der Lage sind, eine Elektrode als Oxidator zu verwenden. Das gilt sogar für Schwefelbakterien, bei denen das bisher nicht vermutet wurde.

Die Bakterien reagieren dabei sehr empfindlich auf die genaue Spannung. Im Labor veränderte sich die Genexpression von Bakterien messbar innerhalb von nur einer Stunde, nachdem die Spannung um 0,1 Volt verändert wurde. Andere Teile ihres Erbgutes als zuvor wurden in den Bakterien abgelesen, als Messenger-RNA verpackt und zur Bildung von den Proteinen benutzt, die alle lebensnotwendigen Funktionen des Bakteriums ausmachen.

Wohin genau dieser Zweig der Forschung noch führen wird, wissen die Forscher selbst nicht. Es bleibt ihnen nichts anderes übrig, als die Köder auszuwerfen und zu schauen, was da zappelt.

 Bakterien: Stromfresser können auch nützlich sein

eye home zur Startseite
Spike79 15. Jul 2016

Wenn das Wasser so sauber ist, dass nicht mal Fische darin überleben können, ist es...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. Landeshauptstadt München, München
  2. Robert Bosch GmbH, Abstatt
  3. über Ratbacher GmbH, Balingen
  4. MR Datentechnik Vertriebs- & Service GmbH, Nürnberg


Anzeige
Blu-ray-Angebote
  1. 5,94€ FSK 18
  2. 29,99€ (Vorbesteller-Preisgarantie)
  3. (u. a. Reign, Person of Interest, Gossip Girl, The Clone Wars)

Folgen Sie uns
       


  1. Festnetz

    O2 will in Deutschland letzte Meile per Funk überwinden

  2. Robocar

    Roborace präsentiert Roboterboliden

  3. Code.mil

    US-Militär sucht nach Lizenz für externe Code-Beiträge

  4. Project Zero

    Erneut ungepatchter Microsoft-Bug veröffentlicht

  5. Twitch

    Videostreamer verdienen am Spieleverkauf

  6. Neuer Mobilfunk

    Telekom-Chef nennt 5G-Ausbau "sehr teuer"

  7. Luftfahrt

    Nasa testet Überschallpassagierflugzeug im Windkanal

  8. Lenovo

    Moto Mod macht Moto Z zum Spiele-Handheld

  9. Alternatives Betriebssystem

    Jolla will Sailfish OS auf Sony-Smartphones bringen

  10. Gamesbranche

    PC-Plattform ist bei Spielentwicklern am beliebtesten



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Galaxy-A-Serie vs. P8 Lite (2017): Samsungs und Huaweis Kampf um die Mittelklasse
Galaxy-A-Serie vs. P8 Lite (2017)
Samsungs und Huaweis Kampf um die Mittelklasse
  1. Wettbewerbsverstoß Google soll Tizen behindert haben
  2. Strafverfahren De-facto-Chef von Samsung wegen Korruption verhaftet
  3. Samsung Preisliches Niveau der QLED-Fernseher in der Nähe der OLEDs

Fire TV Stick 2 mit Alexa im Hands on: Amazons attraktiver Einstieg in die Streaming-Welt
Fire TV Stick 2 mit Alexa im Hands on
Amazons attraktiver Einstieg in die Streaming-Welt
  1. Fernsehstreaming Fire-TV-App von Waipu TV bietet alle Kanäle kostenlos
  2. Fire TV Amazon bringt Downloader-App wieder zurück
  3. Amazon Downloader-App aus dem Fire-TV-Store entfernt

Bodyhacking: Ich, einfach unverbesserlich
Bodyhacking
Ich, einfach unverbesserlich

  1. Re: Twitch 25 Prozent

    nightmar17 | 19:00

  2. Re: Laufzeit / standby-time / Batterie / Akku

    tha_specializt | 18:59

  3. Zur Verwendung als Festnetzersatz&#8220...

    Spaghetticode | 18:59

  4. Re: Äpfel und Birnen

    xSureface | 18:55

  5. Re: Ist das Problem nicht die Software?

    ArcherV | 18:54


  1. 18:18

  2. 17:56

  3. 17:38

  4. 17:21

  5. 17:06

  6. 16:32

  7. 16:12

  8. 15:33


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel