Forscher aus Cambridge entwickeln ein System aus lebenden Algen zur Stromversorgung

Die Herstellung von Einwegbatterien ist ein energieintensiver Prozess und erfordert den Abbau von Mineralien, was lokale Lebensräume und Ökosysteme schädigt. Algenzellen könnten diese potenziell ersetzen, müssen aber selbst nie ausgetauscht werden.

Forscher der Universität Cambridge mit der Algenuhr

Forscher des Instituts für Biochemie der Universität Cambridge haben ein lebendes Algen-System entwickelt, mit dem Geräte mit geringem Energiebedarf betrieben werden können, ohne dass die Pflanze dabei Schaden nimmt. Diese „Biocell“-Technologie kann so lange Strom erzeugen, wie das System am Leben bleibt – in einigen Fällen waren das bereits über sechs Jahre.

Austausch von Einwegbatterien

Chemische Batterien werden aus Chemikalien hergestellt, die aus dem Boden abgebaut werden müssen. Diese Verfahren schädigen nicht nur die lokalen Ökosysteme, sondern setzen auch Treibhausgase frei und sind energieintensiv. Die meisten chemischen Batterien kommen in kleinen Geräten wie Rauchmeldern oder Fernbedienungen zum Einsatz und werden nach Gebrauch oft weggeworfen.

Ein Team unter der Leitung von Paolo Bombelli an der Universität Cambridge arbeitet an einem Algensystem, das möglicherweise Einwegbatterien ersetzen könnte. Das System nutzt photosynthetische Cyanobakterien, um einen Elektronenfluss zu erzeugen, während es Sonnenlicht einfängt und Kohlendioxid aus der Luft aufnimmt. Das Team hat einen Weg gefunden, einen Teil dieser Elektronen abzuzweigen und damit Geräte mit geringem Energiebedarf mit Strom zu versorgen.

„Dies ist eine völlig neue Art der Stromerzeugung, die auch dann ununterbrochen funktioniert – selbst wenn überhaupt kein Licht vorhanden ist –, was sie zu einer wesentlich umweltfreundlicheren und langfristigeren Alternative zu herkömmlichen chemischen Batterien macht“, erklärte Bombelli in einer Pressemitteilung.

Wo Biozellen helfen könnten

Die Forscher haben sich mit der Bio-Designerin Lucia Giron und dem Elektroingenieur Lifu Tan zusammengetan, um ihre Biozell-Technologie in ein marktfähiges Produkt umzusetzen. Im ersten Schritt hat das Team eine Digitaluhr entwickelt, die mit dem von der Algenzelle erzeugten Strom betrieben wird. Ein weiteres Produkt ist eine Temperatursensor-Schnittstelle, die die Temperaturen an einem bestimmten Ort überwacht.

Die vom Algensystem erzeugte Leistung reicht nicht aus, um große moderne Geräte zu betreiben. Dennoch bietet es vielversprechende Möglichkeiten für die Stromversorgung an abgelegenen und netzunabhängigen Standorten. So könnten die Biozellen beispielsweise Umweltsensoren an abgelegenen Orten mit Strom versorgen, an denen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung erforderlich ist, der Batteriewechsel jedoch äußerst schwierig ist, sobald die Batterien leer sind.

In Ländern mit niedrigem Einkommen könnten Algenzellen eines Tages dazu beitragen, Mobiltelefone aufzuladen, deren Verbreitung zwar hoch ist, für deren Aufladung es jedoch nur wenige Möglichkeiten gibt. Neben der Verbesserung der Kommunikation könnten sie in diesen Regionen auch den Zugang zu Informationen und Online-Tools ermöglichen.

Das Team hat seine Forschungsergebnisse zudem in ein Start-up namens e-Pho ausgegliedert, das an der Entwicklung kundenspezifischer Anwendungen auf Basis der Algenzelltechnologie arbeitet. Ein möglicher Anwendungsbereich könnte die Landwirtschaft sein.

„Wir haben Sensoren, die die Lichtintensität rund um die Pflanze, die Lufttemperatur und die Bodenfeuchtigkeit messen – alle werden kontinuierlich von unserer Biocell mit Strom versorgt“, fügte Tan in der Pressemitteilung hinzu. „Wir können diese Daten über eine verbundene Smartphone-App einsehen, um genau zu wissen, was die Pflanze braucht.“