Strom aus dem Erdboden: Brennstoffzellen nutzen Bakterien zur Energiegewinnung

Mikrobielle Brennstoffzellen werden an Pflanzenwurzeln angebracht und greifen dort von Bakterien erzeugte Elektronen ab. Damit können große Grünflächen zur Stromerzeugung herangezogen werden. Gleichzeitig bleiben die Gebiete für die Landwirtschaft nutzbar.

Rund 70 Prozent des von Pflanzen bei der Photosynthese erzeugten, organischen Materials wird über die Wurzeln ungenutzt an den Boden abgegeben. Dort haben sich Bakterien auf die Verwertung der Abfallstoffe spezialisiert. Dabei brechen die Bakterien die pflanzlichen Verbindungen auf, wobei Elektronen freigegeben werden. Der niederländischen Wissenschaftlerin Marjolein Helders ist es nun gelungen, eine pflanzlich mikrobielle Brennstoffzelle zu entwickeln, die diese freien Elektronen zur Stromerzeugung nutzt. Dazu werden Elektroden möglichst nah an den Wurzeln der Pflanzen angebracht, um die dort entstehenden Elektronen einzufangen.

Bei den bisherigen Versuchen gelang es Helders, auf einem Quadratmeter Pflanzenfläche, eine Leistung von 0,4 Watt zu erzeugen. Doch könnte die Leistung schon in naher Zukunft auf bis zu 2,8 Watt je Quadratmeter gesteigert werden. Auf diese Weise ließe sich ein durchschnittlicher Haushalt mit einem Stromverbrauch von 2.800 KWh durch 100 Quadratmeter Grünfläche versorgen. Beispielsweise könnten Hausdächer zu diesem Zweck mit Gras oder anderen Pflanzen versehen werden.

Die Einsatzmöglichkeiten der pflanzlich mikrobiellen Brennstoffzelle gehen jedoch über den privaten Einsatz auf Hausdächern hinaus. So könnten auch große, bisher ungenutzte Feucht- und Sumpfgebiete, zur Stromgewinnung genutzt werden. Doch bis es soweit ist, muss die Technik noch weiter entwickelt werden. So ist die Positionierung der Elektroden an der Wurzel zu noch nicht optimal ausgestaltet. Denn nur durch einen perfekten Einsatz der Zellen lässt sich die maximale Energie aus dem Erdboden gewinnen. Zudem muss die notwendige Menge an Brennstoffzellen reduziert werden. Das hilft dabei, die Errichtungskosten zu reduzieren. Helders hält indes einen ersten Einsatz im häuslichen Umfeld bis zum Jahr 2015 für realistisch. Die Installation von Anlagen auf Freiflächen peilt ist für die Jahre danach angesetzt.

Wenn es aber einmal so weit ist, dass die Technologie auf großen Grünflächen zum Einsatz kommen kann, bedeutet sie eine ernstzunehmende Konkurrenz für die Solarindustrie. Ackerland wird derzeit häufig zur Installation von Solarmodulen verwendet, anstatt es landwirtschaftlich zu nutzen. Denn die mit den Zellen zur Stromerzeugung versehenen Flächen können weiter zum Anbau von Agrarprodukten herangezogen werden. Ein weiterer Pluspunkt der Technik ist eher ästhetischer Natur. Da die Zellen unter der Erde angebracht werden, entstehen keine sichtbaren Spuren an der Oberfläche. Kilometerweit sichtbare Windräder und große Solarkraftwerke können damit vermieden werden.

Kommentare

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  1. sustainable switzerland sagt:

    Nehmen wir mal an, dass die schlauen Techniker mit 0.075 mm/sek über ein 1 mm2 Kupferkabel Elektronen, also Strom, mit ca. 14 Amp. mal sek. an Wurzeln und Erdreich (Region) abziehen und einem Verbraucher zuführen. Nach einer gewissen Zeit stimmt die Bilanz der Elektronen zu den Kationen und Protonen in der Region nicht mehr. Was passiert als nächstes? Die Region kompensiert das Defizit an negativen Ladungen durch Diffusion und Migration aus dem nächsten Umfeld unter Berücksichtigung des geringsten Widerstandes. Elektronen fliessen von den oberen Regionen der Pflanze und von den weiter entfernten Regionen im Wurzelbereich in die defizitären Bereiche nach. Dort wird jedoch fleissig weiter abgesaugt. Um die oberirdischen Teile der Pflanze herum kann bei physikalisch idealer Windstille eine elektrisch positive Ionisation entstehen. Das gleiche kann analog auch unterirdisch geschehen. Viel Geduld beim Pflegen dieser Pflanzen. Viel Spass beim nächsten Gewitter!

    • Albert Albern sagt:

      Warum so wissenschaftlich? Und übrigens – Sie haben die Bakterien vergessen mit ihren sekundären Wirkung auf die Psyche der Pflanze beim guten wie auch schlechten Wetter…