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News: Bakterien unter Strom

Forscher wollen Bakterien nutzen, um mit ihrer Hilfe Messgeräte am Meeresgrund mit Energie zu versorgen.
Die Meeresböden gehören zu den ergiebigsten Klimarchiven, doch ihre Erforschung ist schwierig und teuer. Immer bedeutsamer werden deshalb Gerätschaften, die in den Tiefen der Meere selbsttätig Proben nehmen oder mithilfe von Sensoren geochemische Parameter bestimmen. Auf diese Weise können die Forscher Daten sammeln, ohne selbst vor Ort zu sein – jedenfalls solange die Batterien halten.

Und auch das könnte nach dem Willen von Forschern bald der Vergangenheit angehören, denn Leonard Tender vom Naval Research Laboratory in Washington und seine Mitarbeiter wollen die Energie dort lebender Bakterien nutzen. Die sind für den Umsatz organischer Substanzen verantwortlich, indem sie die Kohlenstoffverbindungen abgestorbener Organismen oxidieren – und im gleichen Zuge Sauerstoff, Nitrat und Sulfat aus dem Meerwasser reduzieren.

Bei diesen so genannten Redox-Reaktionen entsteht zwischen den Sedimenten und dem Wasser ein elektrisches Potenzial, welches immerhin ausreicht – das haben Forscher für bestimmte Bakterien schon Anfang des Jahres gezeigt –, um einen Taschenrechner zu betreiben. Doch was im Labor funktioniert, muss sich im wahren Leben erst bewähren, weshalb die Forscher ein Jahr lang in einem Sumpfgebiet von New Jersey und im Watt vor Oregon experimentierten.

Ihr Kraftwerk ist nichts anderes als eine Brennstoffzelle, die aus zwei scheibenförmigen Elektroden mit einem Durchmesser von ungefähr 14 Zentimetern besteht, von denen die Anode in den Sedimenten des Meeresbodens steckt und die Kathode oberhalb davon mit dem Meerwasser in Kontakt steht.

Schon wenige Tage nach der Installation begannen die Bakterien auf der in den Sedimenten befindlichen Anode zu siedeln und organische Substanzen zu oxidieren, wobei die Elektronenübergänge zwischen den Elektroden immerhin einen Strom mit einer Leistung von 0,02 Milliwatt erzeugten.

Damit ließen sich zumindest einfache Sensoren zur Bestimmung des pH-Werts oder der elektrischen Leitfähigkeit in den Sedimenten betreiben. In Zukunft wollen die Forscher die Leistung ihrer Brennstoffzeile weiter erhöhen. Denn weite Regionen der Weltmeere sind nur deshalb geochemisch noch weitgehend unerforscht, weil allein der Austausch von Batterien viel zu kostspielig wäre.

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