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Hoffnung für sonnenschwache RegionenForscher entwickeln effiziente Bakterien-Solarzelle

E.-coli-Bakterien stark vergrößert durch ein Elektronenmikroskop. Die kleinen Helfer sollen biogene Solarzellen antreiben.
Mit Hilfe von E.-coli-Bakterien soll biogenen Solarzellen der Durchbruch gelingen. (Foto: pxhere, CC0 1.0)

Genveränderte E.-coli-Bakterien sind die neue Hoffnung für Regionen mit schwacher Sonneneinstrahlung. Kanadische Forscher haben eigenen Angaben zufolge große Fortschritte in der Entwicklung biogener Solarzellen gemacht. Günstig wären sie auch noch.

23.07.2018 – Die Forschung der University of British Columbia ist nicht ganz uneigennützig. Regionen wie die kanadische Westküste würden stark von der Solarzelle profitieren, die die Wissenschaftler derzeit versuchen zu bauen und in das nächste Stadium zu hieven. Denn sie soll nicht nur günstig in der Herstellung sein, sondern auch bei wolkenbedecktem Himmel viel Strom erzeugen.

Das Herz dieser Solarzellen, die als „biogen“ bezeichnet werden, weil sie aus lebenden Organismen bestehen, sind genetisch veränderte E.-coli-Bakterien. Sie produzieren große Mengen des Pflanzenstoffs Lycopin, dem unter anderem die Tomate ihre rote Farbe verdankt. Neuere Forschungsergebnisse gehen davon aus, dass die antioxidativen Eigenschaften von Lycopin u.a. entzündungshemmende Wirkung im Körper entfalten können und gleich mehreren Krankheiten vorbeugen.

Neuer Spitzenwert für biogene Solarzellen

Die kanadischen Forscher entdeckten, dass die großen Mengen Lycopin in ihren Bakterien Licht sehr effektiv in Strom umwandelten. Sie ummantelten die Bakterien mit einem Mineral, das als Halbleiter fungiert. Zusammen mit beschichtetem Glas als Anode, erreichten die Wissenschaftler nach eigenen Angaben eine Stromdichte von 0,686 Milliampere pro Quadratzentimeter – eine deutliche Steigerung verglichen mit dem bisherigen Spitzenwert von 0,362 Milliampere pro Quadratzentimeter.

Mit ihrem Vorgehen unterscheiden sich die Kanadier von ihren Kollegen. Frühere Forschungen zu biogenen Solarzellen versuchten stets, den Farbstoff der Bakterien, die mittels Photosynthese Licht in Energie umwandeln, zu extrahieren und zur Stromerzeugung zu nutzen. Ein aufwändiges und teures Verfahren. Die neue Variante könnte bis zu zehnmal günstiger sein.

Großes Potenzial mit weiterem Forschungsbedarf

„Wir konnten damit die höchste je gemessene Stromdichte einer biogenen Solarzelle erzeugen“, schwärmte Vikramaditya Yadav, Studienleiter und Professor am Institut für Chemie- und Bioverfahrenstechnik der University of British Columbia. „Diese Hybridmaterialien können sowohl wirtschaftlich als auch nachhaltig hergestellt werden und könnten – nach weiten Optimierungen – mit konventionellen Solarzellen konkurrieren“, sagte er.

Zunächst müssen er und sein Team aber ein nicht ganz unwichtiges Problem lösen. Denn bislang sterben die Bakterien nach der Farbproduktion ab. Es sei der „heilige Gral“, einen Prozess zu finden, der dies verhindere und eine unendliche Produktion ermögliche, sagte Yadav. cw


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Kommentare

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Florian 24.07.2018, 05:41:58

+170 Gut Antworten

Interessante Idee wobei der Einsatz von Bakterien in einer Solarzelle auf Dauer wenn man von Jahrzehnten ausgeht schon schwierig sein wird. Ich meine nettes Laborexperiment aber erstmal keine große Chance je in Serie zu gehen. Ideen für günstige aber weniger leistungsfähige Solarzellen gibt es auch andere, interessant ist bei dieser Lösung natürlich der Effekt bei schlechteren klimatischen Bedingungen. Wenn man bedenkt das unter den top ten Herstellern noch ein Dünnschicht Produzent ist wird es für neues sehr schwierig sein sich durchzusetzen zumal auch Flächen endlich sind und verstärkt der Fokus auf hocheffiziente Module gelegt wird nicht nur bei uns in Europa. Bakterien auch genetisch modifizierte haben mit Sicherheit Potential bei der Produktion synthetischer Treibstoffe wobei auch hier die Risiken beim Einsatz dieser veränderten Organismen genau untersucht werden sollten.


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