Pilzbatterien: Eine biologisch abbaubare Batterie
Forschende in der Schweiz haben eine Batterie aus Pilzen entwickelt. Die Pilzbatterie kommt aus dem 3D-Drucker und muss nicht aufgeladen, sondern gefüttert werden, und zersetzt sich später biologisch selbst. Keine Rohstoffextraktion, kein Müll.
28.11.2025 – Forschende des Empa-Labors ‚Cellulose and Wood Materials‘ in der Schweiz haben in einem dreijährigen Forschungsprojekt eine auf Pilzen basierende, biologisch abbaubare mikrobielle Brennstoffzelle entwickelt.
Die Pilzbatterie wird mit Hilfe von 3D-Druck aus Pilzen und zellulosebasierter Tinte hergestellt und ist vollständig biologisch abbaubar. Bisher erzeugt sie nur kleine Mengen Strom, der jedoch ausreicht, um etwa kleine Sensoren zu betreiben, die etwa beim Umweltmonitoring oder in der Landwirtschaft eingesetzt werden.
Strom aus Pilzen
Genauer gesagt erzeugen die Pilzbatterien zwischen 300 und 600 Millivolt. Mit einer maximalen Leistungsdichte von 12,5 Mikrowatt pro Quadratzentimeter sowie einer maximalen Stromdichte von 49,2 Mikroampere pro Quadratzentimeter generiert eine Pilzbatterie genug Strom, um zum Beispiel einen simplen Temperatursensor zu betreiben. Vier Batterien zusammen könnten einen solchen Sensor bereits bis zu 65 Stunden lang mit Strom versorgen.
„Man kann die Pilzbatterien in einem getrockneten Zustand aufbewahren und am Einsatzort einfach durch die Zugabe von Wasser und Nährstoffen aktivieren“, sagt Empa-Forscherin Carolina Reyes.
Am Ende ihrer Lebensdauer beginnt die Pilzbatterie, sich von innen heraus selbst zu zersetzen. Für ihre Herstellung müssen keine Rohstoffe extrahiert werden, und sie produziert keinen Müll. Keiner der Bestandteile ist giftig, potenziell schädlich oder muss aufwendig recycelt werden, um ihn weiter zu nutzen.
Die Pilzbatterie zersetzt sich am Ende ihres Lebenszyklus selbst. Einsatzgebiete sind etwa Umweltmonitoring und die Landwirtschaft (Bild: © Reyes et al./ ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2024 / CC-by 4.0)
Elektroschrott vergiftet die Umwelt
Ganz anders sieht es bei gängigen Elektroteilen aus, denn große Mengen an Elektroschrott werden nicht weiterverwertet. Weltweit könnte der Müllberg bis 2030 auf rund 75 Millionen Tonnen pro Jahr wachsen.
Der Elektroschrott richtet dabei gleich in mehrfacher Weise Schaden an. Zuerst beim Abbau der benötigten Rohstoffe, der fast immer die Umwelt erheblich schädigt. Werden ausgediente Akkus, Batterien und andere Elektrogeräte später nicht recycelt, setzen sie auf Müllhalden Schadstoffe wie Cadmium, Blei und Quecksilber frei. Sowohl beim Abbau wie auf der Müllhalde werden zudem Treibhausgase freigesetzt, die das Klima weiter schädigen.
Ungiftige Elektronik entwickeln
Mikrobielle Brennstoffzellen aus Bakterien oder anderen Mikroorganismen wie eben Pilzen haben das Potenzial, in Zukunft diese giftige Elektronik umweltfreundlich zu ersetzen.
Mikrobielle Brennstoffzellen nutzen den Stoffwechsel der Organismen, die wie alle Lebewesen Nährstoffe in Energie umwandeln. Ein Teil der bei diesen biochemischen Reaktionen freiwerdenden Elektronen werden in der Brennstoffzelle als Strom genutzt. Bisher handelte es sich bei den eingesetzten Mikroorganismen allerdings meist um Bakterien.
Die neue Pilzbatterie nutzt nun erstmals zwei verschiedene Pilzarten – Bäckerhefe und Weißfäulepilz –, deren Stoffwechsel sich ergänzen. Dies macht die Batterie leistungsfähiger. 3D-Druck ermöglicht es den Forschenden dabei, die Komponenten der Pilze passend umzustrukturieren. Die Hülle ist aus Bienenwachs. Pilze wie Pilznahrung werden der Druckertinte bereits zugesetzt. Geeignete Nahrung für die Pilzzellen zu finden, ist dabei gar nicht so leicht.
Pilze füttern
„Es ist anspruchsvoll genug, ein Material zu finden, in dem die Pilze gut wachsen. Die Tinte muss sich dann aber auch gut extrudieren lassen, ohne dass die Pilzzellen dabei sterben – und natürlich sollte sie noch elektrisch leitfähig und biologisch abbaubar sein“, erklärt Gustav Nyström, einer der Seniorautoren der Studie.
Herstellung und Aufbau der lebenden Batterie (Bild: © Reyes et al./ ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2024 / CC-by 4.0).
Die Pilzbatterien ernähren sich größtenteils von Zuckermolekülen, die der Batterie beigesetzt werden. Ein zellulosebasiertes Material in Kombination mit Kohlenstoffschwarz und Flockengraphite für die elektrische Leitfähigkeit bieten den ‚Boden‘. Die Zellulose ist ebenfalls Pilznahrung – allerdings machen sich die Pilze erst daran, wenn der Zucker aufgebraucht ist und die Batterie ihr Lebensende erreicht hat.
Bevor sie großflächig eingesetzt werden, will das Team aus der Schweiz Langlebigkeit und Leistungsfähigkeit der Pilzbatterien genauer erforschen. Auch andere Pilzarten sollen herangezogen werden. „Gerade im Bereich der Materialwissenschaft sind Pilze noch zu wenig erforscht und genutzt“, betonen Reyes und Nyström. jb
