Blaualgen versorgen Mikroprozessor mit Strom

Eine Kultur aus Cyanobakterien nutzt Sonnenlicht zur Photosynthese und erzeugt dabei elektrischen Strom. Damit läuft ein Mikroprozessor bereits ein Jahr lang.

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(Bild: University of Cambridge)

Von
  • Jan Oliver Löfken

Algenfarmen haben das Potenzial, sehr viel Biomasse in kurzer Zeit zu erzeugen. Doch Blaualgen – genauer eine Kultur des Cyanobakteriums Synechocystis sp. PCC6803 – ermöglichen auch kleine Kraftwerke für die Stromerzeugung. Dies belegten nun Paolo Bombelli und seine Kollegen von der britischen University of Cambridge mit einem kleinen Algentank von der Größe einer AA-Batterie. Über die Photosynthese erzeugten die Cyanobakterien genug Strom, um einen Mikroprozessor des Typs Arm Cortex M0+ bisher ein Jahr lang zu betreiben.

"Wir dachten, die Stromzeugung würde nach einigen Wochen enden, doch die Algenbatterie läuft noch immer", sagt Bombelli. Sein Prototyp besteht aus einer mit Wasser gefüllten transparenten Küvette, eingefasst von zwei Edelstahl-Plättchen. In die Küvette tauchten die Forscher eine Büschel aus feinen Aluminiumfäden, auf denen die Cyanobakterien hafteten. Dieses Büschel wirkte als Anode, die über eine gasdurchlässige Teflon-Membran von einer Luft-Kathode separiert wurde.

(Bild: P. Bombelli)

Auf einer Fensterbank im Haus von Bombelli fing die Bakterienkultur Sonnenlicht ein und erzeugte durch die Photosynthese Sauerstoff. Parallel floss über die angeschlossenen Elektroden ein elektrischer Strom von bis zu 4,2 Mikrowatt pro Quadratzentimeter Elektrodenfläche. Selbst in den Nachtstunden ohne Sonnenlicht fanden die Cyanobakterien noch genug Nahrung für eine Leistung von 0,2 Mikrowatt pro Quadratzentimeter. Dies reichte viele Monate aus, um den Mikroprozessor mit einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme von 1,4 Mikroampere durchgehend zu betreiben.

Dieses Experiment zeigt, dass handlich verpackte Kulturen aus Cyanobakterien über ihre Photosynthese genug Strom für den Betrieb sparsamer Mikroprozessoren liefern können. So klein die Strommengen sein mögen, reichen sie für viele Typen elektronischer Module aus, die für ein Internet der Dinge genutzt werden. Genau diesen Markt haben Bombelli und Kollegen im Blick, um in Zukunft die Abermilliarden von kleinen Lithium-Ionen-Batterien wenigstens teilweise durch ihre handlichen Photosynthese-Kraftwerke zu ersetzen. Wie lange die Cyanobakterien überleben und genug Strom erzeugen, wissen die Forscher bisher noch nicht. Denn nach rund einem Jahr läuft die Bakterien-Batterie in Cambridge noch immer.

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(jle)