Mikrobielle Brennstoffzellen in Schweizer Haushalten?

UNSERE STUDIERENDEN

Abwasseraufbereitung, kostengünstige Energieerzeugung und ökologische Innovation: Abwässer könnten für die Zukunft der Energieversorgung unserer Städte eine wichtige Rolle spielen. Dr. Fabian Fischer und sein Team bereiten Wasser aus Kläranlagen auf und erzeugen damit elektrischen Strom.  

Mikrobielle Brennstoffzellen bieten für die Forschung interessante Möglichkeiten: Sie können bei der Abwasseraufbereitung eingesetzt werden und dabei Energieeinsparungen von bis zu 70 % ermöglichen. Dies haben Tests von Dr. Fabian Fischer und seinem Team in der ARA von Châteauneuf in Sitten gezeigt.

Mit dieser Technologie kann in Kläranlagen aber nicht nur Strom gespart, sondern auch Strom erzeugt werden. In mikrobiellen Brennstoffzellen haften Mikroben nämlich an Elektroden, die während der Abwasserreinigung Elektronen freisetzen und dadurch Strom produzieren. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, da jeder Tropfen Abwasser zu einer potenziellen Quelle für saubere Energie wird.  

Vorteile der Brennstoffzellen

Einer der zahlreichen Vorteile von mikrobiellen Brennstoffzellen ist sicher ihre positive Auswirkung auf die Umwelt. Bei der Umwandlung von Wasser in Energie wird Kohlenstoff erhalten oder zurückgewonnen, ohne die Umwelt noch mehr zu verschmutzen. 

Die Energieeinsparungen bei der Abwasseraufbereitung, die dank mikrobieller Brennstoffzellen ohne zusätzliche Kosten erzielt werden können, bieten zudem interessante Vorteile für Gemeinden und Kantone. 

Schliesslich könnte diese Technologie auch gewinnbringend in Entwicklungsländern, z. B. in Afrika, eingesetzt werden, wo zahlreiche Abwasserquellen aufgereinigt werden müssen. Weltweit haben rund 1.2 Mia. Menschen keinen Zugang zu Strom oder Trinkwasser. Mikrobielle Brennstoffzellen könnten eine innovative Lösung für dieses Problem darstellen. 

Diese Technologie ist also nicht nur eine wissenschaftliche Meisterleistung, sondern kann auch im Rahmen des ökologischen Wandels eine wichtige Rolle spielen.  

Herausforderungen dieser Technologie

Aufgrund der Grösse und der Kosten des Systems erweist sich die Hochskalierung dieser Technologie für eine Einbindung in Kläranlagen als komplex. Es muss deshalb ein Kompromiss zwischen der Vereinfachung der Architektur und der Leistungsfähigkeit des Systems gefunden werden.

Eine weitere Herausforderung ist die Funktionsweise der mikrobiellen Vorgänge. Das Verständnis der verschiedenen eingesetzten Mikroben und ihrer Funktion im System ist gegenwärtig noch beschränkt. Umfassende Forschungsarbeiten sind nötig, um den Wirkungsgrad solcher Batterien zu erhöhen. 

Dr. Fischer erklärt, dass bei der Energieerzeugung ein Wirkungsgrad von 6-12 % erzielt wird, wobei nur für 2-3 % der Mikroben detaillierte Kenntnisse vorliegen. „Dank mehr Forschung auf diesem Gebiet werden hoffentlich Wirkungsgrade von bis zu 40 % erzielt werden“, so Fischer.  

2050: Mikrobielle Brennstoffzellen in unseren Haushalten?

Die Zukunft der mikrobiellen Brennstoffzellen in Haushalten, Berghütten oder abgelegenen Orten sieht vielversprechend aus. Dazu sind jedoch grössere technische Fortschritte nötig. 

Innovationen sind für die Gestaltung der energetischen Zukunft unserer Welt von grösster Bedeutung. Energieautarke, umweltschonende Haushalte, die auf Systemen aus mikrobiellen Brennstoffzellen beruhen, sind eine interessante Zukunftsperspektive. Gegenwärtig ist es jedoch kostengünstiger, diese Technologien in grossen Infrastrukturen wie Kläranlagen zu installieren. Denn je mehr Technologien zu einem Haushalt hinzugefügt werden, desto komplizierter wird ihre Erneuerung und die Effizienzsteigerung. 

Killian Pardo und Aurélie Renaud