Ihre Mikroben-Batterie sieht zwar aus wie ein simpler Versuchsaufbau aus dem Chemieunterricht, in dem verdrahteten Fläschchen mit der trüben Brühe steckt aber cleveres Know-how. Die Elektrobakterien sitzen auf einer speziellen Kohlenstofffaser-Schicht, welche die negative Elektrode (Anode) der Batterie überzieht. Die Kohlenstofffasern sind ein guter elektrischer Leiter und die Mikroben mögen sie offenbar auch: Sie bilden Haftorgane aus, mit denen sie sich mit ihnen verbinden, zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen. Etwa hundert Bakterien passen Seite an Seite auf die Breite eines Haares, erklären die Forscher.
Verdrahtete Elektro-Bakis in trüber Soße
Umspült werden die biologischen Kraftwerke von Abwasser, das ihnen als Futterquelle dient. Wenn sie die darin gelöste organische Substanz verstoffwechseln, werden Elektronen frei, die über das Kohlenstoff-Material der Anode abfließen. Sie wandern zum Gegenstück, der Kathode, die aus Silberoxid besteht und damit aus einem Material, das Elektronen aufnehmen kann: Die Elektronen reduzieren das Silberoxid zu Silber – ein Prozess der umkehrbar ist. Die Kathode hat sich nach etwa einem Tag weitgehend in Silber verwandelt. Nun kann sie aus der Batterie entfernt und durch Sauerstoff wieder oxidiert werden, um in der Batterie erneut Elektronen aufnehmen zu können.
Den Forschern zufolge können die Bakterien auf diese Weise dem Menschen etwa 30 Prozent der Energie zur Verfügung stellen, die im Abwasser gebunden ist. Diese Energie könnte vor allem direkt in Kläranlagen genutzt werden, denn sie haben einen enormen Stromverbrauch: Er entsteht größtenteils durch die Systeme, die Luft in das Abwasser leiten, damit die Sauerstoff-bedürftigen Bakterien in den Klärbecken ihre reinigende Arbeit leisten können. Damit sich das System für eine rentable Stromerzeugung eignet, ist aber noch eine Hürde zu überwinden, räumen die Forscher ein: Silber als Kathodenmaterial ist zu teuer für eine kommerzielle Nutzung. Xing Xie und seine Kollgegen suchen deshalb nun nach preiswerteren Alternativen für das Aufnahmemedium der Elektronen ihrer Elektro-Bakis.
