Strom aus Weintrauben

Bio-Brennstoffzelle generiert genug Energie für Antrieb eines Silizium-Chips

Forscher der University of Texas/Austin haben aus Weintrauben elektrische Energie extrahiert. Die Energie stammt aus dem Elektronentransfer von Glukose zum Sauerstoff bei der Umwandlung in Kohlendioxid und Wasser. In der Fachsprache wird die diesbezügliche Anordnung als Bio-Brennstoffzelle bezeichnet. Bislang produziert die Zelle eine Leistung von 2,4 Mikrowatt. Um eine Glühbirne zum Leuchten zu bringen wären Millionen Weintrauben nötig. Für den Antrieb eines Silizium-Chips in einem Minisensor würde die Bio-Brennstoffzelle aber bereits ausreichen.

Die Zelle besteht aus zwei Kohlenstoff-Elektroden – jede davon dünner als ein Haar – und ist nur wenige Zentimeter lang. Die Herstellung der leichtgewichtigen Zelle ist laut Forschern sehr kostengünstig. Bisher wurde sie nur einen Tag lang getestet. In diesem Zeitraum fiel der Energie-Output um rund ein Viertel. Eine verbesserte Version könnte die Energieproduktion auf eine Woche verlängern, berichten die Wissenschaftler im Journal of the American Chemical Society.

Anders als bei bereits bekannten Kartoffel-Batterien, die ihre Energie durch die Reaktion zwischen zwei Metallen und einer Säure gewinnen, zapft die Weintrauben-Batterie den Metabolismus von Glukose und Sauerstoff bei der Umwandlung in Kohlenstoffdioxid und Wasser an. Dabei fließen Elektronen der Glukose zum Sauerstoff. In der Bio-Brennstoffzelle fließen diese Elektronen durch einen Schaltkreis zwischen einer Elektrode (Anode), wo die Glukose aufgebrochen wird, und einer zweiten Elektrode (Kathode), wo Sauerstoff in Wasser umgewandelt wird. Auf den Elektroden befestigte Enzyme induzieren die Reaktionen. Am besten laufen diese Reaktionen bei genügend Glukose, wie dies bei Weintrauben der Fall ist, ab. Das Team um Adam Heller hofft, dass es die Bio-Brennstoffzelle auf Insekten oder Kleintieren zum Laufen bringen kann. Dort soll das Gerät ihre Bewegungen verfolgen. Versuche mit Grashüpfern schlugen nach Angaben des Fachblatts Nature allerdings fehl.