Empa Dübendorf entwickelt Pilzbatterie: Strom dank Hefe und Tramete

Eine Batterie aus dem 3D-Drucker, worin zwei Pilze Strom erst erzeugen und am Lebensende auch gleich die Batterie selbst wieder vertilgen: Was wie ein Märchen klingt, haben Forschende an der Empa in Dübendorf entwickelt.

Quelle: Empa Dübendorf

Pilze als Stromlieferenten: Die Empa sucht laufend weitere Pilzarten, die sich für den Einsatz in den fungalen Batterien eignen.

Elektrisch betriebene Geräte bestimmen unseren Alltag. Daher braucht es auch immer mehr Batterien für kleine und kleinste Anwendungen, deren Recycling schwierig ist und die deshalb oft im Müll landen. Gefragt ist ein Energiespeicher, der die Umwelt weniger belastet. Genau diesen haben Forschende des Empa-Labors «Cellulose and Wood Materials» entwickelt: eine Pilzbatterie.

«Im Grunde handelt es sich um eine mikrobielle Brennstoffzelle», so Labor­leiter Gustav Nyström. Mikroorganismen wandeln Nährstoffe in Energie um: Diesen Stoffwechsel machen sich Forschende schon länger zunutze, um diese Energie als Strom abzuführen, wobei vor allem Bakterien zum Einsatz kamen. «Wir haben erstmals zwei Pilzarten zu einer funktionierenden Brennstoffzelle kombiniert», sagt Forscherin Carolina Reyes.

Funktion einer Brennstoffzelle

Auf der Seite der Anode, der positiv geladenen Elektrode, sitzt ein Hefepilz. Er wird mit Zuckermolekül gefüttert, worauf sein Stoffwechsel Elektronen freisetzt. Auf der Kathodenseite befindet sich die Samtige Tramete, ein Weissfäulepilz. Dieser produziert ein Eiweiss, mit dem diese Elektronen, also der Strom, geerntet werden. Wobei die Pilze selbst Teil des Baumaterials sind: Sie werden der Tinte beigemischt, woraus die Batterie im 3D-Drucker hergestellt wird. «Es ist anspruchsvoll, ein Material zu finden, in dem die Pilze gut wachsen», sagt Nyström. «Die Tinte muss sich gut extrudieren lassen, ohne dass die Pilzzellen sterben – und sie muss elektrisch leitfähig und biologisch abbaubar sein.»

Mit Wasser zum Leben erweckt

Dank ihrer Erfahrung gelang es den Empa-Forschenden, eine Tinte auf der Basis von Cellulose herzustellen, die ihrerseits den Pilzen als Nährstoff dient. Somit baut sich die Batterie am Ende selber ab. Sie kann auch im trockenen Zustand aufbewahrt werden, geschützt von einer Hülle aus Wachs. Am Einsatzort werden dann die Pilze durch die Zugabe von Wasser und Zucker zum Leben erweckt. Viel Strom erzeugt die Pilzbatterie nicht: «Unsere Lösung ist für Low-Power-Anwendungen gedacht; etwa in der Biomedizin oder für Sensorsysteme in der Landwirtschaft.» Für Staplerbatterien, wie sie in Autos und Computern vorkommen, existieren andere, bewährte Technologien. In Dübendorf geht die Suche weiter nach Pilzarten, die sich als Stromlieferanten eignen. Die Überzeugung beider Forscher: «Im Bereich der Materialwissenschaft sind Pilze noch zu wenig erforscht und genutzt.