Wie Biofilme Strom erzeugen können
EAB können in Biosensoren und mikrobiellen Brennstoffzellen Anwendung finden. Sie sind im Wesentlichen ein Film aus Mikroorganismen, der in der Lage ist, Elektronen für die Stromversorgung zu liefern. Doch der exakte Mechanismus dieses Elektronentransferprozesses bleibt unklar. Das EU-finanzierte Projekt "Electroactive biofilms for microbial fuel cells and biosensors" (EA-BIOFILMS) wurde eingerichtet, um das Wissen in diesem Bereich zu erweitern, so dass zuverlässige EAB-Technologien entwickelt werden können. Die Forscher untersuchten als Modell metall-reduzierende Mikroorganismen wie Shewanella sp. und Geobacter sp. Beide besitzen in ihren äußeren Membranen Strukturen, die die direkte Elektronenübertragung zwischen sich selbst und einer Elektrode ermöglichen. Das Projekt brachte auch das erste spektroelektrochemische Verfahren zur in vivo Charakterisierung von EAB voran, das die Forscher erfolgreich auf Geobacter- Biofilme anwendeten. Das Verfahren ermöglicht schnelle und informative Studien mit minimaler Vorbehandlung oder Zerstörung des Biofilms. Für Shewanella entdeckten Forscher, dass Elektronen indirekt in junge Biofilme übertragen werden (dies erzeugt mehr Strom), aber, dass der Prozess bei fortschreitendem Altern des Biofilms meist direkt wird. In der Regel ist Elektronentransfer in dünnen Biofilmen auch sehr schnell. Das Wissen, das in diesem Projekt gewonnen wurde, wird die Hochskalierung von Vorrichtungen auf EAB-Basis zum industriellen Maßstab unterstützen, das die Forscher nun besser verstehen, wie die Effizienz von Biofilmen optimiert werden kann. Es wird ferner die Konstruktion von Brennstoffzellen für die Energierückgewinnung aus Abwasser sowie Biosensoren zur Überwachung von Sickerwasser unterstützen.
Schlüsselbegriffe
Elektronentransfer, elektroaktive Biofilme, Biosensoren, mikrobielle Brennstoffzellen, metallreduzierende Mikroorganismen
