Lithium-Batterien sind überall. Ihr Abbau schadet der Umwelt aber massiv. Ein Forscherteam der Universität Cambridge zeigt jetzt, dass es auch anders geht: Mit einer lebenden Algen-Batterie erzeugen sie seit sechs Jahren ununterbrochen Strom, ganz ohne kritische Rohstoffe.
Egal, ob bei der Mobilität, im eigenen Zuhause oder in der Industrie: Batterien werden immer wichtiger. Dass die Speicherung von Energie aber nicht nur mit Lithium funktioniert, demonstrierte kürzlich ein Team der Universität Cambridge. Unter der wissenschaftlichen Leitung von Doktor Paolo Bombelli vom Department of Biochemistry und dem Hauptprüfer Professor Chris Howe entstand eine kleine Biozelle, die gewöhnliche Algen zum Energiespeicher macht.
Die Forschergruppe arbeitet bereits seit dem Jahr 2006 an dieser Methode. Um die Ansätze technologisch und gestalterisch weiterzuentwickeln, wurden später zusätzlich die Bio-Designerin Lucia Giron und der Elektroingenieur Lifu Tan in das Team aufgenommen. Nach mittlerweile zwei Jahrzehnten intensiver Arbeit präsentierte die Wissenschaftler kürzlich ihre Ergebnisse.
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Kontinuierlicher Strom aus Algen: So funktioniert die neue Batterie
Die biologische Stromerzeugung der Algen-Batterie greift auf den natürlichen Prozess der Photosynthese von Cyanobakterien zurück. Dabei wird ein Teil des kontinuierlichen Elektronenflusses abgezapft, um elektrische Geräte ohne eine Beschädigung der Algen zu betreiben.
Die Organismen leben in einem vollständig versiegelten Gehäuse und erzeugen einen schwachen elektrischen Strom. Dieser fließt ununterbrochen, rund um die Uhr sowie selbst bei völliger Dunkelheit. Paolo Bombelli erklärt dazu:
Wir haben einen Weg gefunden, uns in einen natürlichen Prozess in Algen einzuklinken und damit kontinuierlich Strom rund um die Uhr zu erzeugen, ohne der Pflanze überhaupt zu schaden.
Nachhaltiger Batterieersatz im Härtetest
Das System basiert auf einem lebenden Organismus und konnte in der Spitze bereits über einen Zeitraum von sechs Jahren kontinuierlich Elektrizität erzeugen. Durch fortlaufende Experimente gelang es, die Leistungsabgabe der biologischen Zelle seit dem Projektstart um mehr als das 20-Fache zu steigern.
Das langfristige Ziel ist es, herkömmliche und umweltschädliche Einwegbatterien vollständig zu ersetzen. Denn: Der Abbau von Lithium für traditionelle Energiespeicher ist extrem energieintensiv, setzt Treibhausgase frei und verursacht lokale ökologische Schäden.
Im Gegensatz dazu bestehen die biologischen Zellen aus gewöhnlichen, preiswerten und weitgehend recycelbaren Materialien. Flankiert wird das Projekt von einem Bildungsangebot aus Workshops an weiterführenden Schulen, um das Interesse an Pflanzenwissenschaften zu stärken.
Einsatzbereiche und Hürden für Strom aus Algen
Da die Leistungsabgabe der Bio-Zellen gering ist, eignet sich die Technologie primär für Niedrigenergiegeräte wie Fernbedienungen oder Rauchmelder. Zu den bisher gestalteten Anwendungen gehören eine funktionierende Algen-Uhr sowie ein über eine Smartphone-App auslesbares System zur Laborüberwachung.
Über das eigene Start-up-Unternehmen „e-Pho“ befindet sich das Forscherteam bereits in Gesprächen für spezifische, kommerzielle Anwendungen. Die Technologie verspricht großes Potenzial für autonome Umweltsensoren oder die Strombereitstellung in netzfernen Regionen in Entwicklungsländern, wie zum Beispiel in Subsahara-Afrika.
Allerdings bleibt die Überführung in ein marktreifes Verbraucherprodukt eine erhebliche Herausforderung. Da das System auf lebenden Organismen basiert, ist die Stromproduktion zwingend daran gebunden, dass die Algen erfolgreich am Leben erhalten werden.
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