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Elektrokatalyse Forscher wollen mit elektrokatalytischen Bakterien elektrische Energie erzeugen

| Redakteur: Sonja Beyer

Mikroorganismen mit niedrigenergetischer Biomasse wie Abwasser zu „füttern“ und daraus elektrische Energie zu gewinnen würde zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen, doch bis zur fertigen Technologie der mikrobiellen Brennstoffzelle ist es noch ein langer Weg.

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Der erste Modellreaktor mit elektrokatalytischen Bakterien in einem Klärwerk (Bild: Jeremy Patten/University of Queensland)
Der erste Modellreaktor mit elektrokatalytischen Bakterien in einem Klärwerk (Bild: Jeremy Patten/University of Queensland)

Braunschweig – Dem Ziel, Mikroorganismen zur Energieerzeugung zu nutzen, ist das Forscherteam von Prof. Dr. Uwe Schröder an der TU Braunschweig näher gekommen. Die Wissenschaftler beschäftigen sich seit Längerem mit elektrokatalytisch aktiven Bakterien und Biofilmen, die als Basis für das Technologiekonzept dienen können, das als „mikrobielle Brennstoffzelle“ oder „mikrobielle Bioelektrochemische Systeme“ bekannt ist. Die Braunschweiger Forscher konnten nun mit externen Kooperationspartnern drei weitere Bausteine beisteuern.

In Zusammenarbeit mit der TU Berlin konnte erstmals eine spektroelektrochemische Untersuchung in situ an lebenden Biofilmen, d.h. Zellen in ihrer natürlichen Umgebung, präsentiert werden. Hierbei gelang erstmals eine exakte Charakterisierung der Proteine, die in der Zellmembran für den Austausch der Elektronen zwischen Bakterie und Elektrode verantwortlich sind. Ein weiterer Fortschritt gelang in Kooperation mit den Universitäten Marburg und Chicago: Erstmals wurden Stromdichten von bis zu 30 Ampere pro Quadratmeter gemessen. Diese bisher unerreichten Leistungsfähigkeiten von bioelektrokatalytischen Anoden konnten durch neuartige Elektrodenmaterialien erzielt werden. Auf ihnen können die Mikroorganismen in drei Dimensionen wachsen und gedeihen. Darüber hinaus wurde in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz Zentrum für Umweltforschung die erste durchflusszytometrische Studie an elektrokatalytischen Biofilmen durchgeführt. Bei diesem Verfahren werden Zellen gezählt und charakterisiert. Dabei zeigte ein Vergleich von Abwasser und daraus gewonnenen elektrokatalytischen Biofilmen, dass eine Selektion von Mikroorganismen stattfindet. Diese Selektion führt dabei zu einer Anreicherung von Arten im Biofilm, die in der Bakterienquelle nicht nachweisbar ist.

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