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Katalonien: Bio-Strom durch Bodenbakterien
In einem interessanten Feldversuch zeigt ein Team des Instituts für Fortgeschrittene Architektur von Katalonien, wie man Bakterien im Erdboden dazu bringt, Elektronen freizusetzen, um diese als Strom zu ernten.
Die Bio-Photovoltaik (BPV) genannte Technologie funktioniert vereinfacht so: Das am Valldaura Campus installierte System füttert die Bakterien im Erdboden mit Nebenprodukten, die bei der Photosynthese von Pflanzen entstehen. Indem man nun eine Anode und eine Kathode in den Boden einführt, können die freien Elektronen „geerntet“ und in den Stromkreis gespeist werden.
In jedem Boden befinden sich Bakterien, die quasi pflanzliche Nährstoffe verdauen, wobei sie Wasserstoffprotonen und -elektronen freisetzen. Die „mikrobielle Brennstoffzelle“ (Anode und Kathode) setzt eine Redoxreaktion in Gang, wodurch die freien Elektronen im Boden von der Anode zur Kathode übertragen werden. Wenn man nun einen Stromkreis inklusive Kondensator mit der Brennstoffzelle verbindet, wird es möglich, diesen Energiefluss zum Betreiben von elektrischen Geräten zu benutzen.
Um den Prozess zu kontrollieren und die Leistung effizient zu machen, muss jede BPV-Komponente gewisse Parameter erfüllen. Die Art der Pflanze, ob essbar oder nicht, die Bodeneignung in Bezug auf mikrobielle Wachstumsbedingungen und den Transport von Elektronen, die Materialien und Zusammensetzung der Batterie – all das hilft zu bestimmen, wie effizient die Elektronen gesammelt und übertragen werden können.
Nach Angaben des Teams ergab das Experiment bisher, das alle Bodentypen gleich geeignet sind, aber ein wassergesättigter Boden, ein naher Abstand der Anode und Kathode – letztere als Spirale oder gewickelt, da mehr Sammeloberfläche für die Bakterien – sowie ein dreieckiger Behälter die besten Resultate zeigten.
Das Bewässerungssystem beinhaltet eine sogenannte Voronoi Tessellation, um mit nur einer Wasserzelle mehrere Pflanzenzellen zu bedienen. Wasserstand und Pflanzenwurzelwachstum werden per Software kontrolliert. Die Bewässerung verbindet alle Pflanzen in den zusammengeschalteten Zellen miteinander. Mehrere Behälter mit verschiedenen Größen, die zu Panels kombiniert wurden, erhöhen die Voltzahlen. Verblüffend war nach Angaben des Teams, dass bei allen Experimenten Voltzahlen, aber kein Ampere zu messen war. (tw)