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 Wärme in Strom: Thermoelektrische Generatoren aus Nanoschichten
16.03.2017 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Flüssiger Treibstoff für künftige Computer
15.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Besser lernen dank Zink?

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Innenraum-Ortung für dynamische Umgebungen

23.03.2017 | Architektur Bauwesen