Strom aus Pflanzen und Bakterien
Eine pflanzliche mikrobielle Brennstoffzelle (Plant-MFC) ist ein elektrochemisches System, in dem Pflanzen Licht und Kohlendioxid (CO2) einfangen und organische Substanz in den Boden abgibt. Dort wandeln bestimmte Bakterien die organischen Stoffe um, während Elektronen freigesetzt werden und damit ein Strom erzeugt wird. Die ersten Ergebnisse in diesem Bereich waren vielversprechend, aber für eine bessere Energieausbeute muss noch viel getan werden. In diesem Sinne setzte sich das von der EU finanzierte Projekt PLANTPOWER das Ziel, die Nettoleistung von Pflanzen-MFC von 0,0067 Watt pro Quadratmeter (W/m2) auf 3,2 W/m2 zu verbessern. Hierfür mussten die Wissenschaftler jeden Aspekt des Systems optimieren und die Kenntnisse über das Zusammenwirken der verschiedenen Bauteile verbessern. Die Forscher wählten Gräser als die vielversprechendste Pflanzenart aus, da sie schnell wachsen, reichlich vorhanden sind und beim Wachsen in der Brennstoffzelle nicht an Vitalität verlieren. Außerdem erzeugten Pflanzen-MFC mit Gräsern eine hohe Leistung und viel Biomasse für andere Anwendungen. Die genetischen Unterschiede in der Geschwindigkeit, in der die Chemikalien von den Pflanzen abgeschieden werden, wurden untersucht und ließen darauf schließen, dass die natürlichen Eigenschaften der Wurzeln den wichtigsten Faktor darstellten. Das Team entschied auch über die vielversprechendsten Bakterienarten für das Inokulum der Brennstoffzellen. Optimiert und beschleunigt wurde das System mithilfe von Modellen zu Wachstumsraten, Ausschwitzen (die Freisetzung der Chemikalien in das Medium), Wurzelbildung und Energieleistung. Um eine brauchbare Pflanzen-MFC zu erreichen, muss noch viel getan werden, nicht zuletzt hinsichtlich der Verbesserung der Elektroden, einer Hochskalierung und Praxistests. Auch werden für eine Kommerzialisierung des PLANTPOWER-Systems noch Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsanalysen benötigt.
Schlüsselbegriffe
pflanzliche mikrobielle Brennstoffzellen, elektrochemisch, Bakterien, Exsudation, Gräser, Bioenergie
