Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Benzinalternative: Forscherin der TU stellt Kraftstoff mit neuem bioelektrochemischen Verfahren her

26.07.2016

Wenn in einigen Jahrzehnten die Ölquellen versiegen, braucht es neue Technologien, um Autos und andere Maschinen am Laufen zu halten. Eine Alternative zum herkömmlichen Benzin stellen Kraftstoffe dar, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. An der TU Kaiserslautern forscht Doktorandin Mareike Engel daran, einen Benzinersatz mithilfe von Bakterien zu produzieren. Die Mikroorganismen setzen während einer Gärung zum Beispiel pflanzliche Reststoffe wie etwa aus Holz zu einem Kraftstoff um. Engel geht bei dieser bereits bekannten Methode nun neue Wege: Sie verbindet die Gärung mit einem elektrochemischen Verfahren, damit die Bakterien den Benzinersatz in größeren Mengen erzeugen.

Seit hunderten von Jahren setzten Menschen bei der Herstellung vieler Lebensmittel auf Mikroorganismen: Zum Beispiel beim Brauen von Bier oder bei der Herstellung von Käse und Joghurt. – Pilze und Bakterien vergären hierbei bestimmte Zuckerstoffe, wodurch unter anderem Alkohol oder Milchsäure entstehen.


Mareike Engel forscht an der TU Kaiserslautern an einer Benzinalternative.

TU Kaiserslautern


Die Forscherin hat einen eigenen Reaktor gebaut, in dem die Bakterien Butanol produzieren.

TU Kaiserslaute

Die Kleinstlebewesen kommen aber nicht nur bei der Lebensmittelproduktion zum Einsatz, sondern beispielsweise auch bei der Herstellung von Medikamenten, Kunststoffen oder Kraftstoffen. Immer öfter setzen Industrieunternehmen hierbei nachwachsende Rohstoffe ein.

„Pflanzenstoffe können als Ausgangsstoff für verschiedene Substanzen dienen“, nennt Doktorandin Mareike Engel als Beispiel. „Dabei zersetzen Mikroorganismen die Fasern im Holz in verschiedene Zuckerstoffe.“

An der TU forscht Mareike Engel daran, die Substanz „Butanol“ mit einem solchen Verfahren herzustellen. „Butanol ist mit seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften dem Benzin sehr ähnlich. Dies macht ihn als Kraftstoff interessant. Er kann direkt anstatt Benzin genutzt werden“, so Engel. Für die Gärung setzt sie auf Bakterien namens Clostridium acetobutylicum, die in der Lage sind, aus Zellulosefasern in Holzresten oder anderen pflanzlichen Abfällen Butanol herzustellen.

Engel geht aber noch einen Schritt weiter: Sie nutzt nicht nur eine altbekannte, bereits gut erprobte Methode, sondern verbindet die Gärung mit einem elektrochemischen Verfahren. „Wir haben festgestellt, dass die Bakterien das Butanol schneller und in größeren Mengen herstellen, wenn wir ein elektrisches Potential anlegen“, erklärt die 26-Jährige. Die Mikroorganismen nutzen hierbei die freiwerdenden Elektronen, um den Kraftstoff herzustellen.

„Wir wissen allerdings nur in Grundzügen, was bei diesen Prozessen auf molekularer Ebene abläuft und wie die Elektronen in die Bakterienzellen kommen“, sagt Engel weiter. Dies möchte die junge Forscherin im Rahmen ihrer Promotion herausfinden. Sie forscht dazu in der Nachwuchsgruppe „BioSats“ von Dr. Nils Tippkötter.

Der Wissenschaftler und sein Team haben sich den nachwachsenden Rohstoffen und ihrer Weiterverarbeitung verschrieben. „Wir vermuten, dass die Bakterien Nanodrähte bilden und die Elektronen so aufnehmen“, verrät Engel, die vor der Promotion den deutsch-französischen Studiengang Energie- und Antriebstechnik in Rouen und Kaiserslautern absolviert hat. Gemeinsam mit Biophysikern des Nano Structuring Centers der TU möchte sie die Bakterien am Rasterelektronenmikroskop genauer untersuchen, um herauszufinden, welche Prozesse bei den Mikroben ablaufen.

Die Forschung zur Bioelektrochemie steckt gewissermaßen in den Kinderschuhen. „Erst seit rund zehn Jahren arbeiten Wissenschaftler daran, die beiden Technologien zu verknüpfen“, weiß Engel. So muss die Forscherin in vielerlei Hinsicht Pionierarbeit leisten, wie sie sagt:

„Es gibt beispielsweise noch keine passenden Bioreaktoren, bei denen elektrochemische Komponenten vorhanden sind. Diese Reaktoren brauche ich aber für die Gärung. Da musste ich selber ein eigenes System bauen.“ Engel ist eine der Ersten in Deutschland, die auf diesem Gebiet forscht. Unterstützt wird sie in ihrer Arbeit von Kollegen des Dechema-Forschungsinstituts in Frankfurt. Auch hier wird an der Bioelektrochemie geforscht.

Fragen beantwortet:
Mareike Engel
Bioverfahrenstechnik
Tel.: 0631 205-5503
E-Mail: m.engel(at)mv.uni-kl.de

Katrin Müller | Technische Universität Kaiserslautern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau