Bakterien könnten eine zukünftige Stromquelle werden
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In den letzten Jahren haben Forscher versucht, den elektrischen Strom einzufangen, den Bakterien durch ihren eigenen Stoffwechsel erzeugen. Bisher war die Übertragung des Stroms von den Bakterien auf eine Empfangselektrode jedoch überhaupt nicht effizient. Jetzt haben Forscher von Institutionen wie der Universität Lund einen etwas effizienteren Transfer von elektrischem Strom erreicht.
Dmitrii Pankratov, Lo Gorton und Galina Pankratova.
Maryam Saati
Eine der größten Herausforderungen der Gesellschaft ist es, den Bedarf an erneuerbaren und nachhaltigen Energien zu decken. Das Interesse wächst um eine mögliche solche Energiequelle: Bakterien.
"Wir nehmen Elektronen aus dem Bakterium auf und übertragen sie auf eine Elektrode. So können wir den Bakterien in Echtzeit einen elektrischen Strom abnehmen, während sie sozusagen essen", erklärt Lo Gorton, Professor für Chemie an der Universität Lund in Schweden.
"Diese Studie ist ein Durchbruch in unserem Verständnis des extrazellulären Elektronentransfers in Bakterien", sagt er.
Der extrazelluläre Elektronentransfer bezieht sich auf den Strom, den Bakterien außerhalb ihrer eigenen Zelle erzeugen können. Die Schwierigkeit bei der Energiegewinnung besteht darin, ein Molekül zu produzieren, das durch die dicke Zellwand des Bakteriums gelangen kann, um die Elektronen dort effizienter zu gewinnen. In der aktuellen Studie haben die Forscher zu diesem Zweck ein künstliches Molekül entwickelt, das als Redox-Polymer bekannt ist. Die Art der untersuchten Bakterien ist ein häufiges Darmbakterium, das sowohl bei Tieren als auch beim Menschen vorkommt, Enterococcus faecalis.
Die Ergebnisse der Studie sind nicht nur für ihr Potenzial im Hinblick auf die zukünftige bakterielle elektrische Energie wertvoll, sondern erhöhen auch unser Verständnis dafür, wie Bakterien mit ihrer Umgebung kommunizieren. Die Bakterien selbst nutzen wahrscheinlich den extrazellulären Elektronentransfer, um zu kommunizieren, sowohl mit anderen Bakterien als auch mit Molekülen.
"Der Elektronenaustausch könnte von großer Bedeutung sein für die Art und Weise, wie die Bakterien in unserem Verdauungssystem mit verschiedenen Molekülen und untereinander kommunizieren, aber auch für die Funktionsweise der Natur in einer breiteren Perspektive. Es wird heute angenommen, dass viele geologische Prozesse bakteriell bedingt sind", sagt Lo Gorton.
Zu verstehen, wie Bakterien funktionieren und kommunizieren, ist in vielen Bereichen wertvoll. So können beispielsweise Bakterien und andere Mikroorganismen zur Herstellung von Biokraftstoff in so genannten mikrobiellen Biokraftstoffzellen genutzt werden. Von besonderem Interesse im Energiekontext sind die photosynthetisierenden Bakterien. Wenn sie an einer Elektrode befestigt sind, können sie unter Lichteinwirkung elektrische Energie erzeugen. Dies wurde von Lo Gorton und seinen Kollegen in früheren Studien gezeigt.
Ein vertieftes Wissen über Bakterien ist auch wichtig, um sie potenziell zur Reinigung von Abwasser, zur Herstellung von schwer synthetisierbaren Molekülen oder zur Reduzierung von Kohlendioxid in eine besser verwertbare Form zu nutzen.
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