Wissenschaftler der Hellenic Foundation in Athen arbeiten an einem bioelektrochemischen System mikrobieller Brennstoffzellen, bei dem Bakterien aus Abwasser Strom erzeugen

Aus Abwasser erneuerbare Energie gewinnen. Dieses ehrgeizige Ziel wollen griechische Wissenschaftler erreichen – gemeinsam mit britischen Forschern und Fördermitteln der Hellenic Foundation for Research and Innovation in Athen. Hierfür entwickeln sie „mikrobielle Brennstoffzellen“. Das sind bioelektrochemische Systeme, die mit Bakterien organische und anorganische Verbindungen im Abwasser umwandeln und dabei Strom erzeugen.

Die Erprobung der Technologie wird mit einem Darlehen gefördert, das die EIB an die griechische Stiftung vergeben hat. Innovative Vorhaben wie dieses sind unerlässlich, wenn wir die Klimaziele einhalten wollen, auf die sich die Weltgemeinschaft geeinigt hat.

Bei dem Projekt stehen Forscherinnen und Forscher verschiedener Fachbereiche enormen wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen gegenüber. Beteiligt sind drei Universitäten:  die Nationale Technische Universität Athen, die Naturwissenschaftliche Fakultät der Nationalen und Kapodistrias-Universität Athen und das Bristol BioEnergy Centre der Universität Westengland.

„Es ist sehr wichtig, Strategien zu entwickeln und umzusetzen, wie Ressourcen zurückgewonnen, erneuerbare Energien erzeugt oder vorhandene Ressourcen effizienter genutzt werden“, erklärt die wissenschaftliche Projektleiterin Asimina Tremouli. Sie erforscht industrielle Verfahren an der Fakultät für Chemietechnik der Nationalen Technischen Universität Athen.

Bei den ersten Versuchsanordnungen traten elektrochemische Verluste auf, die die Gesamtleistung des Systems verringerten. Jetzt verwenden die Forscher neue Materialien, um die Durchführungskosten zu senken.

Das neue Modell wäre umweltfreundlicher und eine nachhaltige Alternative zur Abwasserbehandlung.

Was ist eine mikrobielle Brennstoffzelle?

Die Hellenic Foundation betreut mehrere Forschungsprojekte talentierter junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Ihr stehen dafür ein Darlehen der Europäischen Investitionsbank über 180 Millionen Euro (unterzeichnet 2016) und Mittel der griechischen Regierung zur Verfügung. 

So funktioniert eine mikrobielle Brennstoffzelle

Die Zelle besteht aus einer Anoden- und einer Kathodenelektrode, die durch eine Membran physikalisch getrennt sind. Im Anodenbereich leben Mikroorganismen, die organische Stoffe im Abwasser oxidieren. Bei ihrer anaeroben Atmung werden Protonen und Elektronen frei. Die Protonen wandern durch die Membran zur Kathodenelektrode, während die Elektronen einen externen Stromkreis durchlaufen. Dadurch entsteht elektrischer Strom.

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Das multidisziplinäre Team arbeitet an einer optimierten mikrobiellen Brennstoffzelle mit hoher Ausbeute, die zu einem Zellenstapel oder „Stack“ zusammengeschaltet werden kann.  Asimina Tremouli nennt sie „intelligente Stacks“, weil sie eine Umkehrung der Spannung unterbinden – zu der es häufig kommt, wenn Elektronengeräte verbunden werden. Der intelligente Zellenstapel ist eine massentaugliche Technologie, die in großem Maßstab vermarktet werden könnte. Möglich macht dies das kombinierte Know-how der drei beteiligten Universitäten: Die Nationale Technische Universität Athen hat den innovativen Aufbau und Materialien beigesteuert, die Naturwissenschaftliche Fakultät der Nationalen und Kapodistrias-Universität Athen Materialien und die Universität Westengland Materialien und die Stack-Anordnung.

Fossile Brennstoffe ade

Die Ergebnisse der neuen mikrobiellen Brennstoffzellen sprechen für sich. Die Testphase dürfte in den nächsten fünf Jahren abgeschlossen sein. Dann könnte die Technologie in Kläranlagen eingebaut oder als Stromgeneratoren angewendet werden. Sie könnte aber auch in entlegeneren Gebieten ohne Anschluss an ein kommunales Abwassernetz als dezentrales System Einsatz finden oder in kleinen Gemeinden mit weniger als 2 000 Einwohnern und unzulänglicher Strominfrastruktur.

Dabei würden nicht nur weniger fossile Brennstoffe verbrannt. Eine dezentrale Nutzung würde die Wirtschaft in der Region ankurbeln und Arbeitsplätze schaffen.