Am Robotics Laboratory in Bristol wird unter dem Schirm der Universität Bristol und der University of the West of England an einem Forschungsprojekt zur Erzeugung elektrischer Energie gearbeitet.
Eine mikrobielle Brennstoffzelle
Bei dieser Methode der Energiegewinnung durchläuft Urin eine mikrobielle Brennstoffzelle. Das Verfahren wurde in der Fachzeitschrift Physical Chemistry Chemical Physics kürzlich veröffentlicht. Es handelt sich dabei um einen Energiekonverter, der organische Masse in Elektrizität umwandelt. Es sind im Grunde die Stoffwechselprozesse der Organismen, die Energie sozusagen als Abfallprodukt entstehen lassen. Dabei gilt die einfache Formel: Je mehr Urin die Bakterien “trinken” können, desto mehr Energie produzieren sie auch.
Anwendungsgebiete
Ein erster erfolgreicher Einsatz konnte mit dieser Methode der Stromerzeugung am Beispiel von Handys nachgewiesen werden, wenn gleich die Energieausbeute noch relativ gering war und zunächst nur für das Versenden einer SMS, einen kurzen Anruf oder ein bisschen Surfen im Internet ausreichte. Dennoch sind die Forscher optimistisch, dass die Weiterentwicklung des Verfahrens gelingen und auch wirtschaftlich lohnend sein wird. Zur Verfügung steht hier immerhin eine neue Technologie zur Stromerzeugung mittels Urin, und davon haben wir reichlich, was zukünftig vielleicht mal eine völlig normale Komponente jeder einzelnen Toilette sein wird.
Historisches
Die Entwicklung der mikrobiellen Brennstoffzelle (MFC = Microbial Fuel Cell) ist eine logische Folgerichtigkeit aus der Erfindung der Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle (FC). Ein erster Prototyp davon wurde schon 1838 von Christian Friedrich Schönbein hergestellt, allerdings war dies auch die Zeit, als die ersten elektrischen Generatoren gebaut wurden mit der Folge, dass Schönbeins Brennstoffzelle damals gar keine Beachtung fand. Erst viel später in den 1950er Jahren fand die Brennstoffzelle wieder Interesse, denn sie wurde nun als Energielieferant ganz konkret in der Raumfahrt (Apollo, Space Shuttle) gebraucht und auch eingesetzt.
Inzwischen nimmt die Brennstoffzelle einen festen Platz ein beispielsweise für die (Zwischen)Speicherung von überschüssig produzierter elektrischer Energie in Kraftwerken, aber auch als Energiequelle in U-Booten, Flugzeugen und Autos.
1911 gelang es M. C. Potter (Botanik-Professor an der Universität Durham) erstmalig mit Bakterien der Gattung Escherichia coli (E.coli) Strom zu erzeugen. Allerdings war auch seine geringe Stromausbeute mit dieser ersten MFC nicht so richtig überzeugend.
1931 baute Barnet Cohen eine Serienschaltung aus MFCs und erreichte dadurch eine Spannung von immerhin 35 V, wobei aber die Stromstärke auf nur 2 mA begrenzt war, d.h. mit einer Leistung von nur 0.07 W konnte auch er kein öffentliches Aufsehen erregen.
1963 kam es endlich zu einem richtigen Meilenstein in der Entwicklung der MFC. Das Forscherteam um Del Duca hatten an der Wasserstoffgewinnung durch Glucose-Gärung gearbeitet, wobei sie dazu Clostridium butyricum Bakterien einsetzten.
1976 schließlich erarbeiteten Suzaki und seine Kollegen ein modernes MFC-Konzept, und diese Ideen wurden von H. Peter Bennetto und MJ Allen vom Kings College in London übernommen. Bennetto sah vor allem auch eine Anwendungs- und Einsatzmöglichkeit für die Dritte Welt und forcierte nicht zuletzt deshalb mit seinen Arbeiten in den 1980er Jahren maßgeblich das Verständnis des Funktionsprinzips der MFC. Das brachte ihm auch seine anerkannte Stellung als Vorreiter und Begründer in der Erforschung der mikrobiellen Brennstoffzelle ein. Ein großes Echo und Anerkennung fanden auch seine Vorführexperimente für den Schulunterricht.