Lebende Batterie aus Pilzen liefert Strom für entlegene Einsatzorte
Zwei Pilzarten liefern das Anoden- und Kathodenmaterial für eine winzige Brennstoffzelle, die etwa Sensoren in Nischenanwendungen mit Strom versorgen könnte. Der Clou: Die Batterie entsteht im 3D-Drucker und baut sich nach Betriebsende von alleine ab.
Foto: Empa
Sie nennen sie Pilzbatterie, doch genau genommen ist das, was Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) da entwickelt haben, eine Brennstoffzelle. „Wir haben erstmals zwei Pilzarten zu einer funktionierenden Brennstoffzelle kombiniert“, freut sich Empa-Forscherin Carolina Reyes. Diese Pilzbatterie muss nicht aufgeladen werden, denn sie liefert selbst den Strom, den sie benötigt. Dabei ergänzen sich die Aktivitäten beider Pilzarten perfekt. Auf der Anodenseite befindet sich ein Hefepilz, dessen Stoffwechsel Elektronen freisetzt. Auf der Kathodenseite wiederum sitzt ein Weißfäulepilz, die „Samtige Tramete“. Sie liefert ein Enzym, das die Elektronen einfängt und aus der Zelle schleust.
Wie das Ganze funktioniert, erklären die Schweizer Forschenden in einem kurzen Video:
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Klar ist, dass bei solchen Pilzbatterien die Ausbeute an Strom nicht gerade üppig ist. Aber sie liefern doch genug Energie, um beispielsweise einen Temperatursensor über einige Tage zu betreiben. In der Landwirtschaft oder in der Umweltforschung könnten die Mini-Brennstoffzellen sich also als nützlich erweisen. Dabei sind sie nach Angaben der Forschenden vollkommen ungiftig und im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien auch biologisch abbaubar.
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Ein weiterer Clou der Entwicklung: Die Batterie entsteht im 3D-Drucker – und die Pilze sitzen direkt in der Drucktinte. Auf diese Weise konnten die Schweizer die Elektroden so strukturieren, dass die Mikroorganismen relativ einfach an die von ihnen benötigten Nährstoffe kommen. Es sei anspruchsvoll genug gewesen, ein Material zu finden, in dem die Pilze gut wachsen, erzählt Gustav Nyström, Leiter des Labors „Cellulose and Wood Materials“ an der Empa. „Die Tinte muss sich dann aber auch gut extrudieren lassen, ohne dass die Pilzzellen dabei sterben – und natürlich sollte sie noch elektrisch leitfähig und biologisch abbaubar sein.“
Basis der Biotinte ist Cellulose, die die Pilze sogar als Nährstoffquelle nutzen können. Allerdings bevorzugen sie einfache Zuckermoleküle, die den Batterien zugesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der robusten Pilze: „Man kann die Pilzbatterien in einem getrockneten Zustand aufbewahren und am Einsatzort einfach durch die Zugabe von Wasser und Nährstoffen aktivieren, sagt Reyes.
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Auch das Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik – kurz Umsicht – aus Oberhausen nutzt Pilze zur additiven Fertigung. Die Forschenden nennen ihr Konzept „FungiFacturing“. Wie es funktioniert und was damit hergestellt wird, hören Sie in Folge 47 des Podcasts „Druckwelle“:
