Blaualgen produzieren Solarstrom

Algen gelten als effiziente Lieferanten von Biomasse. Doch auch auf anderem Wege lassen sie sich zur Energiegewinnung nutzen: So gelang es Forschern, mit bestimmten Cyanobakterien – besser bekannt als Blaualgen – Strom zu erzeugen. Dazu bauten sie einen kleinen Algentank von der Größe einer herkömmlichen AA-Batterie. Die Algen erzeugten darin mittels Photosynthese genug Strom, um bereits ein Jahr lang einen Mikroprozessor zu betreiben. Ihren Prototypen stellen die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Energy & Environmental Science“ vor.

Paolo Bombelli und seine Kollegen von der University of Cambridge griffen für diese Algenbatterie zu einem mit Wasser gefüllten, durchsichtigen Gefäß. Darin tauchten sie ein Büschel aus feinen Aluminiumfäden ein, an denen die Bakterien hafteten. Diese nutzten einfallendes Sonnenlicht, um mittels Photosynthese Sauerstoff zu erzeugen. Gleichzeitig floss zwischen den dünnen Aluminiumfäden und der Gegenelektrode, die von den Fäden durch eine gasdurchlässige Membran aus Teflon separiert war, Strom. Ganz verstanden ist der Mechanismus hierfür zwar noch nicht, verantwortlich waren aber wahrscheinlich Elektronen, die an den Elektroden von den Cyanobakterien selbst abgegeben werden.

Mit der Algenbatterie hatten die Forscher somit eine Art biologische Solarzelle konstruiert. Tagsüber lieferte sie eine Leistung von 4,2 Mikrowatt pro Quadratzentimeter Elektrodenfläche – das ist zwar selbst im Vergleich zu anderen Methoden wenig, doch für kleine Elektronikmodule ausreichend. Und selbst in den Nachtstunden ohne Sonnenlicht lag die Leistung der Zelle immerhin noch bei rund fünf Prozent der Tagesleistung. Auch die Langlebigkeit der Zelle überraschte die Forscher: „Wir dachten, die Stromerzeugung würde nach einigen Wochen enden“, sagt Bombelli. Doch stattdessen erzeugten die Algen über Monate hinweg genügend Strom, um einen kleinen Computerprozessor durchgehend zu betreiben.

Dieses Experiment zeigt, dass Kulturen aus Cyanobakterien mittels Photosynthese genügend Strom liefern können, um kleine elektronische Bauteile zu versorgen. So ließen sich in Zukunft möglicherweise Abermilliarden von kleinen Lithium-Ionen-Batterien wenigstens teilweise durch die handlichen Algenbatterien ersetzen. Wie lange die Cyanobakterien überleben und genug Strom erzeugen, wissen die Forscher jedoch noch nicht. Denn nach rund einem Jahr läuft die Bakterienbatterie in Cambridge noch immer.