Pilz-Batterie aus dem 3D-Drucker kann Sensoren betreiben
Schweizer Forscher:innen haben mit 3D-Druck eine Batterie aus Pilzen entwickelt, die unter anderem Sensoren antreiben soll, die in der Umwelt Daten sammeln. Die an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) entwickelte Zelle ist nach Gebrauch biologisch abbaubar, berichtet heise. Es handelt sich hierbei um eine mikrobielle Brennstoffzelle. Sie nutzt den Stoffwechsel von zwei Pilzen, um Strom zu erzeugen.
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Mikrobielle Brennstoffzelle nutzt Pilze statt Bakterien
Viel Strom liefert die Pilz-Batterie der Empa nicht. Die Spannung betrage 300 bis 600 Millivolt, schreiben die Entwickler:innen in der Fachzeitschrift ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Das reiche aber, um beispielsweise einen Temperatursensor, wie er in der Landwirtschaft oder der Umweltforschung zum Einsatz kommt, zu betreiben. Mit vier dieser Zellen lasse sich der Sensor zweieinhalb Tage lang mit Energie versorgen.
Solche mikrobiellen Brennstoffzellen sind nicht neu. Normalerweise kommen dabei Bakterien zum Einsatz. „Wir haben erstmals zwei Pilzarten zu einer funktionierenden Brennstoffzelle kombiniert“, so die Empa-Forscherin Carolina Reyes. Für die Anode nutzt das Team ganz normale Backhefe (Saccharomyces cerevisiae), deren Stoffwechsel Elektronen freisetzt. In der Kathode kommt die Samtige Tramete (Trametes pubescens), ein Weißfäulepilz, zum Einsatz. Sie produziert ein Enzym, das die Elektronen einfängt und an den Verbraucher weiterleitet.
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Forscher:innen wollen Batterie leistungsfähiger machen
Hergestellt wird die Batterie per 3D-Druck aus einer Tinte auf Cellulose-Basis, der die Pilzzellen untergemischt werden. Für die elektrische Leitfähigkeit dienen Ruß und Grafitflocken. Die Tinte müsse verschiedene Bedingungen erfüllen, sagt Empa-Forscher Gustav Nyström. Darin müssten die Pilze gut wachsen. Daneben müsse sie sich „gut extrudieren lassen, ohne dass die Pilzzellen dabei sterben – und natürlich sollte sie noch elektrisch leitfähig und biologisch abbaubar sein.“
Den biologischen Abbau erledigen zum Teil die Pilze: Sie ernähren sich von Zuckermolekülen, die der Zelle zugesetzt werden. Ist der Zucker aufgebraucht, ernähren sie sich als nächstes an der Zellulose. Die Hülle besteht aus Bienenwachs. Die Zellen lassen sich auch trocken lagern. Die Aktivierung funktioniert hierbei durch die Zugabe von Wasser und Nährstoffen.
Im nächsten Schritt will das Empa-Team seine Pilzbatterie verbessern, sodass sie leistungsfähiger und langlebiger wird, sowie nach weiteren Pilzarten suchen, die sich für eine solche Anwendung eignen. „Gerade im Bereich der Materialwissenschaft sind Pilze noch zu wenig erforscht und genutzt“, sagen Reyes und Nyström.
