{"id":104942,"date":"2025-02-03T02:35:00","date_gmt":"2025-02-03T01:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=104942"},"modified":"2025-02-03T09:54:08","modified_gmt":"2025-02-03T08:54:08","slug":"pilzbatterie-die-bio-batterie-die-sich-selbst-abbaut","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/pilzbatterie-die-bio-batterie-die-sich-selbst-abbaut\/","title":{"rendered":"Pilzbatterie: Die Bio-Batterie, die sich selbst abbaut"},"content":{"rendered":"\n

Eine Batterie, die man nicht aufladen muss, sondern\u2026 f\u00fcttern? Genau das ist Empa-Forschenden mit ihrer 3D-gedruckten, biologisch abbaubaren Pilzbatterie gelungen. Die lebende Batterie k\u00f6nnte Sensoren f\u00fcr die Landwirtschaft oder die Forschung in abgelegenen Regionen mit Strom versorgen. Ist ihre Arbeit getan, l\u00f6st sie sich selbst von innen auf.<\/p>\n\n\n\n

Pilze faszinieren. Dieses Reich der Lebewesen \u2013 n\u00e4her mit Tieren als mit Pflanzen verwandt \u2013 umfasst eine enorme Vielfalt. Hier findet man alles: vom Speisepilz bis zum Schimmel, vom Einzeller bis zum gr\u00f6ssten Organismus der Erde, vom krankmachenden Sch\u00e4dling bis zum Superhelden, der Medikamente herstellt. Nun haben Empa-Forschende den Pilzen eine weitere F\u00e4higkeit entlockt: Strom generieren.<\/p>\n\n\n\n

Im Rahmen eines dreij\u00e4hrigen Forschungsprojekts, das von der Gebert R\u00fcf Stiftung im Rahmen des F\u00f6rderprogramms \u00abMicrobials\u00bb unterst\u00fctzt wurde, haben Forschende des Empa-Labors \u00abCellulose and Wood Materials\u00bb n\u00e4mlich eine funktionierende Pilzbatterie entwickelt. Viel Strom produzieren die lebenden Zellen nicht \u2013 aber genug, um damit beispielsweise einen Temperatursensor \u00fcber einige Tage zu betreiben. Solche Sensoren kommen in der Landwirtschaft oder in der Umweltforschung zum Einsatz. Der gr\u00f6sste Vorteil der Pilzbatterie: Sie ist nicht nur komplett ungiftig, anders als herk\u00f6mmliche Batterien, sondern auch noch biologisch abbaubar.<\/p>\n\n\n\n

Pilze aus dem 3D-Drucker<\/h5>\n\n\n\n

Korrekterweise handelt es sich bei der Zelle nicht um eine Batterie, sondern um eine sogenannte mikrobielle Brennstoffzelle. Wie alle Lebewesen wandeln Mikroorganismen N\u00e4hrstoffe in Energie um. Mikrobielle Brennstoffzellen machen sich diesen Stoffwechsel zunutze und greifen einen Teil der Energie als Strom ab. Bisher wurden sie meist mit Bakterien betrieben. \u00abWir haben erstmals zwei Pilzarten zu einer funktionierenden Brennstoffzelle kombiniert\u00bb, sagt Empa-Forscherin Carolina Reyes. Die Stoffwechsel der beiden Pilze erg\u00e4nzen sich: Auf der Anodenseite befindet sich ein Hefepilz, dessen Metabolismus Elektronen freisetzt. Die Kathode ist von einem Weissf\u00e4ulepilz, der Samtigen Tramete, besiedelt. Die Tramete produziert ein besonderes Enzym, dank dem die Elektronen eingefangen und aus der Zelle geleitet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Dabei werden die Pilze nicht etwa in die Batterie \u00abgepflanzt\u00bb, sondern sind von Anfang an ein integraler Bestandteil der Zelle. Die Komponenten der Pilzbatterie werden n\u00e4mlich mittels 3D-Druck hergestellt. Das erlaubt den Forschenden, die Elektroden so zu strukturieren, dass die Mikroorganismen m\u00f6glichst einfach an die N\u00e4hrstoffe kommen. Daf\u00fcr werden die Pilzzellen unter die Drucktinte gemischt. Einfacher gesagt als getan: \u00abEs ist anspruchsvoll genug, ein Material zu finden, in dem die Pilze gut wachsen\u00bb, sagt Gustav Nystr\u00f6m, Leiter des \u00abCellulose and Wood Materials\u00bb Labors. \u00abDie Tinte muss sich dann aber auch gut extrudieren lassen, ohne dass die Pilzzellen dabei sterben \u2013 und nat\u00fcrlich sollte sie noch elektrisch leitf\u00e4hig und biologisch abbaubar sein.\u00bb<\/p>\n\n\n

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\u00a9 Empa-Forscher Gustav Nystroem mit der Pilzbatterie, die von einer Bienwachskapsel umschlossen ist. Image: Empa<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Dank der grossen Erfahrung ihres Labors im 3D-Druck von weichen, biobasierten Materialien gelang es den Forschenden, eine passende Tinte auf der Basis von Cellulose herzustellen. Die Pilzzellen k\u00f6nnen die Cellulose sogar als N\u00e4hrstoffquelle nutzen und helfen so, die Zelle nach ihrem Einsatz abzubauen. Ihre bevorzugte \u00abNahrung\u00bb besteht allerdings aus einfachen Zuckermolek\u00fclen, die den Batterien zugesetzt werden. \u00abMan kann die Pilzbatterien in einem getrockneten Zustand aufbewahren und am Einsatzort einfach durch die Zugabe von Wasser und N\u00e4hrstoffen aktivieren\u00bb, sagt Reyes.<\/p>\n\n\n\n

Obwohl die robusten Pilze solche Trockenphasen \u00fcberleben, barg die Arbeit mit den lebenden Materialien einige Herausforderungen f\u00fcr die Forschenden. Das interdisziplin\u00e4re Projekt vereint Mikrobiologie, Materialwissenschaft und Elektrotechnik. Um die Pilzbatterien zu charakterisieren, musste sich gelernte Mikrobiologin Reyes nicht nur Techniken aus der Elektrochemie aneignen, sondern sie auch f\u00fcr die 3D-Drucktinte anpassen.<\/p>\n\n\n\n

Nun wollen die Forschenden die Pilzbatterie leistungsf\u00e4higer und langlebiger machen \u2013 und weitere Pilzarten suchen, die sich als Stromlieferanten eignen. \u00abGerade im Bereich der Materialwissenschaft sind Pilze noch zu wenig erforscht und genutzt\u00bb, sind sich Reyes und Nystr\u00f6m einig.<\/p>\n\n\n\n