Forscher entwickeln effiziente Bakterien-Solarzelle

23.07.2018 – Die Forschung der University of British Columbia ist nicht ganz uneigennützig. Regionen wie die kanadische Westküste würden stark von der Solarzelle profitieren, die die Wissenschaftler derzeit versuchen zu bauen und in das nächste Stadium zu hieven. Denn sie soll nicht nur günstig in der Herstellung sein, sondern auch bei wolkenbedecktem Himmel viel Strom erzeugen.

Das Herz dieser Solarzellen, die als „biogen“ bezeichnet werden, weil sie aus lebenden Organismen bestehen, sind genetisch veränderte E.-coli-Bakterien. Sie produzieren große Mengen des Pflanzenstoffs Lycopin, dem unter anderem die Tomate ihre rote Farbe verdankt. Neuere Forschungsergebnisse gehen davon aus, dass die antioxidativen Eigenschaften von Lycopin u.a. entzündungshemmende Wirkung im Körper entfalten können und gleich mehreren Krankheiten vorbeugen.

Neuer Spitzenwert für biogene Solarzellen

Die kanadischen Forscher entdeckten, dass die großen Mengen Lycopin in ihren Bakterien Licht sehr effektiv in Strom umwandelten. Sie ummantelten die Bakterien mit einem Mineral, das als Halbleiter fungiert. Zusammen mit beschichtetem Glas als Anode, erreichten die Wissenschaftler nach eigenen Angaben eine Stromdichte von 0,686 Milliampere pro Quadratzentimeter – eine deutliche Steigerung verglichen mit dem bisherigen Spitzenwert von 0,362 Milliampere pro Quadratzentimeter.

Mit ihrem Vorgehen unterscheiden sich die Kanadier von ihren Kollegen. Frühere Forschungen zu biogenen Solarzellen versuchten stets, den Farbstoff der Bakterien, die mittels Photosynthese Licht in Energie umwandeln, zu extrahieren und zur Stromerzeugung zu nutzen. Ein aufwändiges und teures Verfahren. Die neue Variante könnte bis zu zehnmal günstiger sein.

Großes Potenzial mit weiterem Forschungsbedarf

„Wir konnten damit die höchste je gemessene Stromdichte einer biogenen Solarzelle erzeugen“, schwärmte Vikramaditya Yadav, Studienleiter und Professor am Institut für Chemie- und Bioverfahrenstechnik der University of British Columbia. „Diese Hybridmaterialien können sowohl wirtschaftlich als auch nachhaltig hergestellt werden und könnten – nach weiten Optimierungen – mit konventionellen Solarzellen konkurrieren“, sagte er.

Zunächst müssen er und sein Team aber ein nicht ganz unwichtiges Problem lösen. Denn bislang sterben die Bakterien nach der Farbproduktion ab. Es sei der „heilige Gral“, einen Prozess zu finden, der dies verhindere und eine unendliche Produktion ermögliche, sagte Yadav.