Zukünftig könnten Brennstoffzellen nicht nur mit Wasserstoff, sondern vielleicht sogar einfach mit dem Plankton des Meeres angetrieben werden. Wissenschaftlern der Oregon State University ist es gelungen, aus sich zersetzendem Plankton Strom zu erzeugen.
Schon vor zwei Jahren hatten die Forscher um die Meeresforscherin Clare E. Reimers erfolgreich Energie aus der Zersetzung organischer Materialien des Meeresgrunds erzeugt. Doch jetzt haben sie diese Entwicklung einen Schritt weiter geführt und Plankton aus den oberen Wasserschichten zur Energieerzeugung eingespannt. „Die Experimente laufen erst seit vier Wochen, aber schon jetzt ist klar, dass wir Plankton als Treibstoff nutzen können und das dass Meerwasser reich ist an Mikroorganismen, die Elektronen hin zu den Brennstoffzellelektroden transportieren können“, erklärt Reimers. „Wenn wir die Planktonenergie einfangen, könnten wir damit autonome, mobile Instrumente versorgen, die durch das Wasser gleiten, dabei Plankton wie ein Bartenwal aufnehmen und dadurch ihre Energie erzeugen.“
In drei Experimenten am Meeresboden haben die Wissenschaftler der Oregon State University, des Marineforschungslabors, der Universität von Massachusetts-Amherst und des Monterey Bay Aquarium Forschungsinstituts Prototypen der biologischen Brennstoffzellen in einer Salzmarsch in New Jersey und an unterseeischen Schloten vor der Küste von Monterey in Kalifornien getestet. Die Zellen bestanden aus Graphitanoden, die flach in die marinen Sedimente eingebettet wurden und mit Graphitelektroden in der darüberliegenden Wasserschicht verbunden waren.
Es zeigte sich, dass sowohl durch die direkte Oxidation von gelöstem Sulfid – einem Nebenprodukt der mikrobiellen Zersetzung – als auch durch die Atmungsprozesse der an der Anode sitzenden Mikroorganismen, Strom erzeugt wurde. „Nachdem wir einmal realisiert hatten, dass wir den Mikroben, die auf der Anodenoberfläche wachsen, Energie abzapfen können, haben wir uns gefragt, ob bestimmte Mikroben die Elektronen besser transportieren als andere“, erklärt Reimers. Der nächste Schritt war es daher zu testen, ob die Elektronen liebenden Bakterien mit Plankton angereichert werden können und ob wir auch die Energie des Planktons abzapfen können, bevor es degradiert.“
Im Labor untersuchte die Wissenschaftlerin in den letzten vier Wochen die Brennstoffzelltauglichkeit von Plankton mithilfe des gleichen Versuchsaufbaus wie im Freilandversuch. Das Ergebnis: Sie konnte rund zehn Prozent der bei der Planktonzersetzung freigesetzten Energie in nutzbaren Strom umwandeln. Das ist zwar nicht sehr viel, wie die Forscherin betont, könne aber beispielsweise eingesetzt werden, um ein frei im Meer gleitendes Messinstrument über Monate hinweg mit Strom zu versorgen – einfach indem das Gerät Plankton „schluckt“ und daraus seinen Strom produziert.
Noch ist der Prozess nicht optimiert, die Wissenschaftler müssen noch einen Weg finden, um die Korrosion der elektrischen Kontakte durch das Meerwasser zu verhindern und, im Falle der Plankton-Brennstoffzelle, die Energieeffizienz noch zu steigern. Im Oktober diesen Jahres wollen Reimers und ihr Team acht Prototypen der Brennstoffzellen entlang der Küste von Oregon platzieren und für ein Jahr dort unter Beobachtung laufen lassen.
(Oregon State University, 05.08.2004 – NPO)
