Mikrobenkraft

Lassen Sie organische Sedimente 80 Millionen Jahre lang auf dem Meeresboden, und sie könnten zu Rohöl werden. Doch so lange warten manche Mikrobiologen und Geobiologen nicht, um die latente Energie der Sedimente zu nutzen. Sie entwickeln eine einfache, kostengünstige Brennstoffzelle – nur zwei scheibenförmige Elektroden und eine Verbindungsschaltung –, die Strom erzeugt, wenn sie in den Schlamm des Meeresbodens gepflanzt wird. Der Meeresboden stellt eine fertige Batterie dar, sagt Leonard Tender vom Naval Research Laboratory, der das Gerät gemeinsam mit Clare Reimers von der Oregon State University erfunden hat.

Das Meeressediment entlang der kontinentalen Küsten besteht zu etwa zwei Prozent aus organischem Kohlenstoff, hauptsächlich aus totem Plankton. Mikroben nehmen den Kohlenstoff auf und oxidieren ihn, indem sie abgescherte Elektronen auf Chemikalien im Sediment übertragen. Die Übertragung erzeugt eine Spannung zwischen dem Meeresboden und dem darüber liegenden Meerwasser, eine Potenzialdifferenz, die einen Strom erzeugt, wenn eine im Dreck platzierte Elektrode mit einer anderen darüber verbunden wird. Solche Geräte, die vor den Küsten von New Jersey und Oregon getestet wurden, erzeugten neun Monate lang konstant schwachen Strom. Alles deutet darauf hin, dass sie ewig gelaufen wären, sagt Tender.

Immobots übernehmen die Kontrolle

Diese Geschichte war Teil unserer Dezember-Ausgabe 2002



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Ein unerwarteter Befund war, dass ein Großteil der Energie von der biologischen Aktivität von Bakterien, den sogenannten Geobacter, stammt, die die Elektroden besiedeln. Diese Bakterien übertragen Elektronen direkt auf die vergrabene Elektrode und nicht auf das umgebende Sediment, so aktuelle Studien von Derek Lovley, einem Mikrobiologen an der University of Massachusetts, Amherst.

Die Brennstoffzellen können jetzt etwa ein Watt Strom erzeugen – genug, um ozeanographische Instrumente wie Temperatursensoren zu betreiben. Diese Leistung ist bemerkenswert, sagt der Mikrobiologe Greg Zeikus von der Michigan State University, der an ähnlichen mikrobiellen Brennstoffzellen zur Stromerzeugung aus kommunalem Abwasser arbeitet. Das ist das Ziel, das wir alle erreichen wollen. Die Stromversorgung von militärischen Überwachungsgeräten ist eine mögliche Anwendung. Die Reinigung der Hafenverschmutzung ist eine andere, weil die Brennstoffzellen, so Tender, die mikrobielle Zersetzung organischer Giftstoffe beschleunigen.

Tender spekuliert, dass Meerwasser-Brennstoffzellen sogar saubere, reichlich vorhandene Energie in das Stromnetz des Landes liefern könnten. Das Platzieren von Hunderten der Geräte über Ablagerungen von gefrorenem Methan, das in einigen Sedimenten des Küstenmeeresbodens gefunden wurde, sollte theoretisch große elektrische Ströme erzeugen. Im Moment sind wir auf dem Ein-Watt-Niveau, sagt Tender. Aber es gibt keinen Grund, warum dies nicht im richtigen Umfeld auf die Megawatt-Region skaliert werden sollte.

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