Regenerative Energien: Blaualgen statt Lithium: Forschende entwickeln Mini-Bio-Reaktor

Wasser, Licht und Blaualgen sorgen zuverlässig für geringe Mengen Strom. Das hat ein Team von Forschenden der Universität Cambridge gezeigt. Ist das der Treibstoff des „Internets der Dinge“?

Blaualgen lösen in heißen Sommern an Stränden und Badeseen regelmäßig Alarm aus. Der Grund: Die verantwortlichen Cyanobakterien vermehren sich bei hohen Wassertemperaturen massenhaft. Und manche Arten sind für Mensch und Tier giftig.

Nun haben Wissenschaftler aus Cambridge gezeigt, dass die grünblau schimmernden Einzeller auch äußerst nützlich sein können – für die Energiegewinnung nämlich: Lediglich aus Wasser, einer ungiftigen Art Cyanobakterien (aus der Gattung Synechocystis) und einer Aluminiumelektrode bauten der Biochemiker Paolo Bombelli und seine Kolleg*innen eine Art Solarzelle.

Das Funktionsprinzip ist denkbar simpel: In dem Mini-Aquarium von der Größe einer gewöhnlichen AA-Batterie ernähren sich die Bakterien durch Photosynthese selbst. Nötig ist dafür nur ausreichend Licht. Die Stoffwechseltätigkeit der Mikroorganismen sorgt für eine Spannung, die gerade ausreicht, einen handelsüblichen Mikroprozessor zu betreiben. Und das über Monate.

Smarte Dörfer

Nachdem der Chip sechs Monate gelaufen war, veröffentlichte das Forscherteam seine Studie im Fachblatt Energy & Environmental Science. Doch das ungewöhnliche Solarmodul liefert noch heute elektrischen Strom. „Wir waren beeindruckt, wie zuverlässig das System über eine lange Zeit lief“, berichtet Bombelli, der auch Erstautor der Studie ist, in einer Presseerklärung. Wir dachten, es würde nach ein paar Wochen aufhören, aber es lief einfach weiter.“

Im Gegensatz zu herkömmlichen Photovoltaik-Modulen liefert die neuartige Bio-Solar-Zelle sogar nachts Strom. Die Autoren vermuten, dass die Mikroorganismen nachts einen Teil der Energie verbrauchen, die sie tagsüber im Licht durch Photosynthese erzeugt haben.

Strom für das „Internet der Dinge“

Die erzeugte Strommenge ist zwar gering. Ein Desktop- oder Laptop-PC ließe sich damit nicht betreiben. Das Autorenteam hat jedoch eine andere Anwendung im Blick: das Internet der Dinge.

Die Idee: Mini-Sensoren sammeln eigenständig Daten und teilen sie im „Internet der Dinge“. Seien es Daten über den Zustand der Umwelt oder den Füllstand von Druckerpatronen. Und zwar auch dort, wo keine Stromversorgung verfügbar ist. Bis zum Jahr 2035 wird die Zahl solcher mikrochip-bewehrten Dinge Schätzungen zufolge auf eine Billion anwachsen. Sie alle müssen mit Elektrizität versorgt werden – wenn auch mit vergleichsweise winzigen Mengen.

Um den summierten Bedarf mit Lithium-Batterien zu decken, müsste im Vergleich zur heutigen Produktion dreimal mehr von dem begehrten Rohstoff gefördert werden, und die meisten herkömmlichen Photovoltaik-Zellen enthalten umweltschädliche Substanzen, darunter Blei und Spuren von Cadmium.

Demgegenüber sind die Materialien der Bakterien-Solarzelle einfach zu beschaffen und zu recyceln. Und die verwendeten Cyanobakterien scheinen überaus anspruchslos zu sein.