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Bacterial Wiring for Energy Conversion and Remediation

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Wie umweltfreundlich kann man werden?

In Kombination mit Nanotechnologie könnten elektroaktive Bakterien die Antwort darauf sein, wie man Abwasser reinigen und dabei gleichzeitig Strom erzeugen kann.

Energie

Durch ein EU-finanziertes Forschungsprojekt mit dem Namen "Bacterial wiring for energy conversion and remediation" (BACWIRE) kommen Wissenschaftler dieser umweltfreundlichen Lösung gerade näher. In den ersten 18 Monaten der Projektlaufzeit wurden bereits Prototypen für mikrobielle Brennstoffzellen entwickelt, die in der Lage sind, pro Quadratmeter 10 Ampere an Strom zu erzeugen und pro Kubikmeter 80 Watt an Leistung zu erbringen. Die eingesetzten Bakterien besitzen die natürliche Fähigkeit, elektrischen Strom zu erzeugen. Unter Verwendung von Nanopartikeln entwickeln die Forscher eine Molekülbrücke, um die Bakterien mit einer Elektrode zu verbinden. Die Bakterien werden auf eine dünne Oberfläche aufgebracht und bilden einen Biofilm. Die Verbindung der Bakterien untereinander muss auch noch optimiert werden. Je besser die Verbindungen zwischen den Bakterien und zwischen Biofilm und Elektrode sind, desto schneller können Elektronen befördert und eine bessere Energieleistung erzielt werden. Erste Studien haben die besten Bedingungen deutlich gemacht, damit der Biofilm aktiv werden kann, zum Beispiel in Bezug auf Säuregehalt und Temperatur. Die Forscher haben auch verschiedene Oberflächen getestet, auf denen der Biofilm wachsen kann. Dazu gehörten Graphit sowie Gold- und Platinkristalle. Es wurden auch Goldelektroden erforscht, indem verschiedene Nanopartikel und molekulare Verbinder zwischen Elektroden und Biofilm verwendet wurden. Darüber hinaus hat das Team Gold-Nanopartikel künstlich hergestellt und charakterisiert. Sie werden verwendet, um Ladungen zwischen den Bakterien innerhalb ihres dreidimensionalen (3D) Netzwerks auf dem Biofilm zu befördern. Gerade sind die Wissenschaftler dabei, Prototypen für Brennstoffzellen zu testen, die über Geometrien verfügen, von denen behauptet wird, dass sie leicht eine Energieleistung von nahezu einem Kilowatt pro Kubikmeter erzielen können. Das endgültige Ziel des Projekts BACWIRE lautet, 5 KW pro Kubikmeter zu produzieren. Ein derartiger Prototyp könnte für eine saubere Energieproduktion bei gleichzeitiger Abwasserbeseitigung von unschätzbarem Wert sein.

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