Schweizer Technologie: Eine Batterie, die sich selbst auffrisst
Empa-Forschende haben eine biologisch abbaubare Pilzbatterie entwickelt. Diese könnte Sensoren für die Landwirtschaft oder die Forschung mit Strom versorgen.
Das Wichtigste in Kürze
- Forscher haben aus zwei verschiedenen Pilzarten eine Batterie konstruiert.
- Die Batterie liefert genügend Strom, um Sensoren zu versorgen.
- Die Zelle löst sich am Ende ihrer Lebensdauer von innen auf.
In einem dreijährigen Forschungsprojekt haben Forschende der Empa eine funktionierende Pilzbatterie entwickelt. Viel Strom produzieren die lebenden Zellen nicht – aber genug, um damit beispielsweise einen Temperatursensor über einige Tage zu betreiben. Solche Sensoren kommen in der Landwirtschaft oder in der Umweltforschung zum Einsatz. Der grösste Vorteil der Pilzbatterie: Sie ist nicht nur komplett ungiftig, anders als herkömmliche Batterien, sondern auch noch biologisch abbaubar.
Pilze aus dem 3D-Drucker
Genau genommen handelt es sich bei der neuen Schweizer Technologie nicht um eine Batterie, sondern um eine mikrobielle Brennstoffzelle. Wie alle Lebewesen wandeln Mikroorganismen Nährstoffe in Energie um. Mikrobielle Brennstoffzellen machen sich diesen Stoffwechsel zunutze und greifen einen Teil der Energie als Strom ab. Bisher wurden sie meist mit Bakterien betrieben. «Wir haben erstmals zwei Pilzarten zu einer funktionierenden Brennstoffzelle kombiniert», sagt Empa-Forscherin Carolina Reyes.
Die Stoffwechsel der beiden Pilze ergänzen sich: Auf der Anodenseite, also am Minuspol der Batterie, befindet sich ein Hefepilz, dessen Stoffwechsel Elektronen freisetzt. Die Kathode – der Pluspol – ist von einem Weissfäulepilz, der Samtigen Tramete, besiedelt. Die Tramete produziert ein besonderes Enzym, dank dem die Elektronen eingefangen und aus der Zelle geleitet werden können.
Die Komponenten der Pilzbatterie werden mittels 3D-Druck hergestellt. Dank der grossen Erfahrung ihres Labors im 3D-Druck von weichen, biobasierten Materialien gelang es den Forschenden, eine passende Tinte auf der Basis von Cellulose herzustellen. Die Pilzzellen können die Cellulose sogar als Nährstoffquelle nutzen und helfen so, die Zelle nach ihrem Einsatz abzubauen. Ihre bevorzugte «Nahrung» besteht allerdings aus einfachen Zuckermolekülen, die den Batterien zugesetzt werden.
«Man kann die Pilzbatterien in einem getrockneten Zustand aufbewahren und am Einsatzort einfach durch die Zugabe von Wasser und Nährstoffen aktivieren», sagt Reyes.
Nun wollen die Forschenden diese Schweizer Technologie leistungsfähiger und langlebiger machen – und weitere Pilzarten suchen, die sich als Stromlieferanten eignen.
