Innovative Nutzung von Pilzen in Biobrennstoffzellen
Forschende des Instituts für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg haben eine Methode entwickelt, einen Baumpilz zur Stromerzeugung in Biobrennstoffzellen zu nutzen. Dieses neue Konzept zur Energieumwandlung wurde im Fachmagazin ChemSusChem vorgestellt und auf dessen Titelblatt abgebildet. An der Forschung war die Arbeitsgruppe von Dr. Sven Kerzenmacher beteiligt, die dem Lehrstuhl für Anwendungsentwicklung von Prof. Dr. Roland Zengerle angehört.
Biobrennstoffzellen erzeugen Elektrizität aus organischen Rest- und Abfallstoffen. Sie nutzen Enzyme als Katalysatoren, um elektrochemische Reaktionen zu ermöglichen, die Strom erzeugen. Diese Enzyme können kostengünstig aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, im Gegensatz zu Edelmetall-Katalysatoren in herkömmlichen Brennstoffzellen. Ein bisheriges Problem war die begrenzte Lebensdauer dieser Enzyme für technische Anwendungen. Das Freiburger Konzept löst dies durch eine kontinuierliche Nachlieferung des Biokatalysators.
Kontinuierliche Enzymversorgung durch Pilzkultur
Der Baumpilz Trametes versicolor, der auch in Mitteleuropa vorkommt, dient in der Brennstoffzelle als Lieferant. Er gibt das Pilz-Enzym Laccase kontinuierlich in eine Lösung ab, die die Kathode, den Pluspol der Zelle, umgibt. Dort ermöglicht das Enzym die elektrochemische Umsetzung von Sauerstoff. Experimente der Forschenden zeigten, dass die Lebensdauer der Kathode auf diese Weise über einen Zeitraum von 120 Tagen aufrechterhalten werden kann, wobei längere Laufzeiten als machbar erscheinen. Ohne die Nachlieferung des Enzyms beträgt die maximale Lebensdauer der Kathode lediglich 14 Tage.
Da die enzymhaltige Lösung nicht aufwendig aufbereitet werden muss und direkt in der Brennstoffzelle verwendet wird, bleiben die Kosten gering. Das Konzept könnte in mikrobiellen Brennstoffzellen zur Stromerzeugung aus Abwasser eingesetzt werden, die ebenfalls von Kerzenmachers Arbeitsgruppe entwickelt werden.