Biobasierte Elektronik 20. Dez 2023 Von Dominik Hochwarth Lesezeit: ca. 3 Minuten

„Mikrobe des Jahres 2024“ kann Strom leiten

Kommen bald biologisch abbaubare Stromkabel? Die Mikrobe des Jahres hat eine ganz besondere Fähigkeit, denn im Verbund können die Bakterien Strom über mehrere Zentimeter leiten.

Aktueller Feldversuch in einem Reisfeld in den USA, in dem versucht wird, die Abundanz und Aktivität der Kabelbakterien zu stimulieren.
Aktueller Feldversuch in einem Reisfeld in den USA, in dem versucht wird, die Abundanz und Aktivität der Kabelbakterien zu stimulieren.
Foto: Vincent Scholz, Tillmann Lueders

Es gibt die Pflanze des Jahres, das Tier des Jahres und auch eine Mikrobe des Jahres. Für das Jahr 2024 wurde das stromleitende Kabelbakterium Electronema gewählt. Die winzigen Mikroorganismen bilden im Pulk von Zehntausenden von Mikroben bis zu 5 cm lange Ketten, die auch als Kabel bezeichnet werden. „Diese sind durch stromleitende Proteinfasern in ihrer Zellhülle verbunden“, teilte die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) in Frankfurt mit. Sollte eine kommerzielle Umsetzung gelingen, bieten sich einige interessante Anwendungen im Bereich biobasierter Elektronik.

Besondere Arbeitsteilung

Die Kettenstruktur von Bakterien der Gattung Electronema ermöglicht eine einzigartige Arbeitsteilung. Tausende Zellen in jedem Kabel leben im tieferen Sedimentbereich von Gewässern und wandeln dort Sulfid in Sulfat um. Dieser Prozess erzeugt negativ geladene Elektronen, die durch stromleitende Fasern zum anderen Ende des Kabels an der Sedimentoberfläche transportiert werden. Dort reagieren sie mit Sauerstoff.

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Dies ermöglicht den Kabelbakterien als einzigen Organismen, Sulfid in sauerstofffreien Zonen zu nutzen – ein entscheidender Vorteil gegenüber anderen Mikroorganismen. Laut der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) wurden Kabelbakterien erst vor zwölf Jahren am Boden von Meeren und Seen entdeckt.

Übersicht der unterschiedlichen Anwendungspotenziale der Kabelbakterien
Übersicht der unterschiedlichen Anwendungspotenziale der Kabelbakterien.
Foto: Vincent Scholz & Tillmann Lüders

Stromleitung funktioniert ähnlich wie bei metallischen Kabeln

Bislang konnten die Kabelbakterien zwar in der Natur nachgewiesen, aber noch nicht im Labor vermehrt werden. Dabei haben sie neben der Stromleitung noch andere interessante Fähigkeiten: Sie können unter anderem auch den Schadstoffabbau in Gewässern fördern und die Bildung von Treibhausgasen reduzieren. „So entsteht in überfluteten Reisfeldern jährlich eine große Menge des klimaschädlichen Methans. Kabelbakterien leben im Wurzelbereich von Reispflanzen und können dort die Methanbildung verringern“, schreibt die VAAM.

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Besonders bemerkenswert ist die Ähnlichkeit der Proteinfasern in Kabelbakterien mit metallischen Kabeln, was sie für die Entwicklung von auf Biomaterialien basierender Elektronik interessant macht. Obwohl die leitfähigen Strukturen der Kabelbakterien bereits patentiert sind, befindet sich die kommerzielle Anwendung dieser Technologie noch in einem frühen Entwicklungsstadium. (dpa/hoc)

 

 

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