Motor gewinnt Strom aus Verdunstung

Die Nutzung eines Bakteriums erlaubt es, einen künstlichen Muskel zu erschaffen. Dieser kontrahiert durch die Verdunstung von Wasser. Die mechanische Energie kann schon als Stromquelle für LEDs oder auch kleine Spielzeugautos genutzt werden.

Jeden Tag verdunstet auf der Welt irgendwo Wasser. Ein Prozess, den sich Wissenschaftler der Columbia Universität nun zunutze gemacht haben. Dafür hat Ozgur Sahin von der Columbia ein Material entwickelt, dass er HYDRA nennt (Hygroscopy-driven artificial muscles). Bei dem Material handelt es sich um dünne Plastikfolien, auf die Bakteriensporen aufgetragen wurden: von der Bacillus subtilis.

Je nachdem wie hoch die Luftfeuchtigkeit ist, geben die Bakteriensporen Feuchtigkeit ab oder nehmen diese auf. Die Folge: Sie schrumpfen bzw. dehnen sich aus. Aufgetragen auf der Folie wellt sich die Folie, wenn die Bakterien trocken sind und schrumpfen. Sind die Bakteriensporen durch die Aufnahme von Feuchtigkeit groß, zieht sich die Folie glatt. Eine Art künstlicher Muskel entsteht, der bei Änderung der Luftfeuchtigkeit kontrahiert.

Die Wissenschaftler der Columbia konstruierten mit diesen muskelähnlichen Folien ein Gerät, in dessen Inneren, sich die Luftfeuchtigkeit stetig ändert. Je nach Feuchtigkeit öffnen und schließen sich die Klappen an dem Gerät. Steigt die Luftfeuchtigkeit, nehmen die Bakteriensporen diese auf, dehnen sich aus und öffnen mittels einer mechanischen Verbindung die Klappen. Sinkt die Luftfeuchtigkeit, ziehen sich die Sporen zusammen, die Klappen schließen sich, woraufhin die Luftfeuchtigkeit wieder steigt.

Bisher konnte noch keine Energie in großem Umfang gewonnen werden: 50 Mikrowatt mit einem Klappenhub. Und das, dank einer Pfütze Wasser, die nichts weiter tun muss, als die Raumtemperatur anzunehmen. Ist das Wasser 60 Grad warm, öffnet und schließt sich der Motor alle 40 Sekunden. Bei 70 Grad tut er dies alle 20 Sekunden und bei 90 Grad alle 10 Sekunden. Das genügt, um ein Spielzeugauto zu bewegen bzw. eine LED zum Leuchten zu bringen.

Sahin zufolge kostet es auch nicht mehr als 5 Dollar einen solchen Motor mit Hydras zu bauen. „Diese Motoren starten und laufen autonom, wenn man sie an die Grenzflächen zwischen Wasser und Luft legt, solange die Luft nicht gesättigt ist“, sagt Sahin.

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