Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Bakterien-Batterie Strom erzeugen

17.07.2013
Bielefelder Studierende nehmen am iGEM-Wettbewerb teil

Mit ihrer Idee sind sie auf der Höhe der Zeit: Zehn Bielefelder Studierende haben es sich zum Ziel gesetzt, eine Biobatterie zu konstruieren. Sie wollen mit Hilfe des Bakteriums Escherichia coli Zucker direkt in Energie verwandeln.


Mit eigens konstruierten Biobatterien produzieren die Bielefelder Studierenden Strom. Neben ihrem regulären Studium sammeln die Teammitglieder, darunter Matthias Ruwe, zahlreiche Daten zur Entwicklung des Projektes.
iGEM-Team 2013

Mit diesem Projekt nehmen die Studierenden am diesjährigen „international Genetically Engineered Machine competition“ (iGEM) am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston, USA, teil. Seit Mai verbringen sie viele Stunden ihrer freien Zeit im Labor, um ihre Idee in die Realität umzusetzen. Mit den ersten Laborergebnissen, die nun vorliegen, startet das Projekt in die heiße Phase.

Student Thorben Meyer erklärt, wie er und seine Teamkolleginnen und -kollegen auf die Idee für das Projekt gekommen sind:„Alternative Energiequellen erfreuen sich einer immer weiter wachsenden Nachfrage. Die Schonung fossiler Rohstoffe und der Ausstieg aus der Atomenergie in Deutschland haben diesen Prozess rapide beschleunigt.“ Ein weiterer Faktor in den Überlegungen: die Umweltbelastung durch herkömmliche Batterien. „Nicht nur die Großstromproduktion belastet die Umwelt, auch Batterien für den Haushaltsgebrauch enthalten zahlreiche Schadstoffe. Schwermetalle und gefährliche anorganische und organische Elektrolyte können bei unsachgemäßer Verwendung der Batterien in die Umwelt freigesetzt werden“, so Meyer.

Biobatterie als alternative Energiequelle

Deshalb ist das Ziel des Bielefelder iGEM-Teams die Entwicklung einer umweltfreundlichen Biobatterie (Microbial fuel cell – MFC), die Bakterien zur unmittelbaren Energieerzeugung nutzt. Solch eine Batterie funktioniert im Prinzip wie eine herkömmliche Batterie – mit einem Unterschied. Die MFC besteht, ebenso wie derzeitige Batterien für den Hausgebrauch, aus zwei separaten Einheiten, dem Anoden- und dem Kathodenraum. Beide Bereiche sind durch eine teilweise durchlässige Membran getrennt. Im Unterschied zur herkömmlichen Batterie befinden sich im Anodenraum der Biobatterie jedoch keine Elektrolyte, sondern Bakterien. Diese bauen Substrate, in diesem Fall Zucker, im Stoffwechsel ab. Dabei entstehen Elektronen, die an die Anode und über einen externen Kreislauf schließlich an die Kathode abgegeben werden. Der externe Kreislauf ist dabei die mit der Batterie betriebene Anwendung, beispielsweise Lampen oder kleine Motoren. Auf diesem Weg lässt sich mit Bakterien Strom produzieren. Die Biobatterie bietet eine Reihe von Vorteilen – unter anderem ist sie aufgrund der einfachen Bauweise auch in Gebieten mit Strommangel, zum Beispiel in Entwicklungsländern, einsetzbar. Ein Vorzug der Biobatterie gegenüber anderen regenerativen Energiequellen, wie der Wind- und Solarenergie ist, dass sie vom Wetter unabhängig Strom produzieren kann. Bei ihr gilt: Je mehr Nahrung die Bakterien bekommen, desto mehr Energie erzeugen sie. Darüber hinaus stellen Bakterien theoretisch ein unerschöpfliches Energiereservoir dar, da sie sich bei Substratzugabe schnell vermehren.

Im Labor untersuchen die Bielefelder Studierenden unterschiedliche bakterielle Organismen und deren genetische Komponenten. Durch die Kombination verschiedener Gene ist es möglich, den Organismus Escherichia coli im Hinblick auf eine effiziente Stromerzeugung zu optimieren. Erste Erfolge können die Studierenden bereits vermelden: Sie haben verschiedene Gene zur Elektronenübertragung isoliert und mit der Konstruktion einer geeigneten Apparatur zur Stromproduktion begonnen. Bis zum europäischen Vorentscheid von iGEM im Oktober wollen sie eine optimierte Biobatterie zum Betrieb von Kleinanwendungen entwickeln.

Mehr als nur Laborarbeit

Parallel zur experimentellen Arbeit im Labor ist es Aufgabe der Studierenden, ihr Projekt in der Öffentlichkeit darzustellen. Und auch die Sponsorensuche muss das Team als Teil des Wettbewerbs meistern: Teilnahmegebühren, Reisekosten sowie Unterkünfte schlagen mit circa 20.000 Euro zu Buche. Die komplette Arbeit für das Projekt leisten die Teammitglieder neben ihrem regulären Studium. Was motiviert die zehn Studierenden der Molekularen Biotechnologie und Genom-basierten Systembiologie zu diesem Engagement? „Die Arbeit bei iGEM bietet die Chance, konzentriert ein Projekt durchzuführen und sich mit herausragenden Nachwuchsforschern zu messen“, sagt Nadiya Romanova. „Außerdem ermöglicht die Teilnahme am dem weltweit ausgetragenen Wettbewerb bereits während des Studiums einen Einblick in Forschungsprozesse und Innovationen im Bereich der synthetischen Biologie.“ Das iGEM-Team Bielefeld erhält Unterstützung von Professor Dr. Alfred Pühler, Professor Dr. Erwin Flaschel, Dr. Jörn Kalinowski sowie Dr. Christian Rückert vom CeBiTec (Center for Biotechnology) der Universität Bielefeld.

Zahlreiche und starke Konkurrenz aus aller Welt

Der iGEM-Wettbewerb wird seit 2004 jährlich am MIT ausgerichtet. Anfangs ein Kursangebot des MIT, steigen die Teilnehmerzahlen seitdem stetig an – von fünf Teams 2004 auf über 210 in diesem Jahr. „iGEM ist international der bedeutendste studentische Wettbewerb der synthetischen Biologie. In seiner Form ist er weltweit einzigartig“, fasst Dr. Kalinowski zusammen. „Die synthetische Biologie ist die neueste Entwicklung im Bereich der modernen Biologie, die Teilnahme am Wettbewerb eröffnet den Studierenden neue Perspektiven und sie haben die Gelegenheit, sich gegenüber Nachwuchswissenschaftlern aus aller Welt zu beweisen.“ Der europäische Vorentscheid findet vom 11. bis 13. Oktober in Lyon, Frankreich, statt. Hier entscheidet sich, welche europäischen Teams im November zum Finale ans MIT nach Boston reisen. Die Universität Bielefeld ist bereits im vierten Jahr in Folge dabei und hat sich von 2010 bis 2012 erfolgreich in Boston präsentiert. In den letzten beiden Jahren zählten die Bielefelder sogar zu den 16 Teams besten der Welt.

Kontakt:
Lukas Rositzka, Universität Bielefeld
iGEM-Team Bielefeld
Telefon: 0171 1981567
E-Mail: lrositzka@igem-bielefeld.de

Ingo Lohuis | idw
Weitere Informationen:
http://www.igem-bielefeld.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Forscher entwickeln effizientere Systeme für Brennstoffzellen und Kraft-Wärme-Kopplung
19.04.2017 | EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie e. V.

nachricht Forscher entwickeln Elektrolyte für Redox-Flow-Batterien aus Lignin aus der Zellstoffherstellung
18.04.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung