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Energiespeicher der Zukunft Bio-Batterien brauchen nur Zucker

Wasserstoff und Methanol waren gestern: Die Stromlieferanten von morgen benötigen nur etwas Zuckerwasser. Bereits in drei Jahren sollen Smartphone & Co. mit "grünen" Batterien die Umwelt schonen.

Schöne neue Bio-Welt: Ein Forscher-Team des Virginia Tech College hat eine Batterie entwickelt, die ihre Energie aus dem Abbau von Zucker bezieht. Die ökologische Alternative ist aber nicht nur ein erster Schritt zu einer umweltfreundlicheren Technologie, sondern macht den konventionellen Energielieferanten ernsthaft Konkurrenz: Die kleinen Stromwunder sollen billiger, wiederaufladbar und biologisch abbaubar sein. Obendrein verfügen sie über eine hohe Energiedichte, so dass sie wesentlich länger Strom liefern als Standardbatterien.

Das neue Konzept haben die US-amerikanischen Forscher im Fachmagazin "Nature Communications" veröffentlicht. Zwar habe es früher schon ähnliche Ansätze gegeben, doch konnte keine andere Batterie mit einem derart hohen Energieinhalt glänzen. Schon in drei Jahren wollen die Wissenschaftler die Kraftpakete im Handel sehen – wo sie dann Tablets, Smartphones oder Videospiele mit Strom versorgen.

Aus Zucker lassen sich umweltfreundliche Batterien herstellen

"Zucker ist der perfekte Energiespeicher in der Natur", erklärt Professor Y.H. Percival Zhang. Es sei daher nur logisch, dass man diese natürliche Quelle heranziehe, um umweltfreundliche Batterien herzustellen. Denn Standardbatterien und -akkus sind unter ökologischen Gesichtspunkten problematisch. Einige enthalten die Schwermetalle Quecksilber und Cadmium, aber auch die wertvollen Rohstoffe Nickel, Eisen und Zink. Die neuen Bio-Batterien kommen nahezu ohne Metalle aus.

Das Erfolgsrezept der Forschergruppe liegt in der Verwendung von Enzymen, die in ihrer gewählten Kombination so nicht in der Natur vorkommen. Künstlich hergestellte Enzyme entziehen den Zuckermolekülen elektrische Ladungen, mit denen in einer Batteriezelle Strom produziert wird. Zudem sparen die neuen Stromspender mit Biokatalysatoren wertvolles Platin, das sonst als Katalysator in vielen Batterien verwendet wird.

Wie in allen Brennstoffzellen wird auch in der Zuckerbatterie ein Brennstoff mit Luft in Verbindung gebracht. Als hauptsächliche Endprodukte entstehen dann Wasser und Strom. Der Brennstoff in der Zuckerbatterie ist Maltodextrin, ein Polysaccharid, das durch den Abbau von Stärke hergestellt wird. Durch eine Enzymkaskade wird schrittweise die Ladung der Elektronen aus der Zuckerlösung genutzt.

Im Gegensatz zu Wasserstoffzellen oder Methanolzellen sind die Zuckerbatterien weder besonders brennbar noch explosiv. Enzyme und Zucker sind bei der Entsorgung leicht abbaubar. Zudem ist die Batterie wiederaufladbar, die Zuckerlösung kann wie bei einer Druckerpatrone nachgefüllt werden.     

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