Zucker: dient als künftiger Energielieferant (Foto: flickr.com/Kurtis Garbutt)

Blacksburg (pte004/04.09.2014/06:15) –

Forscher der US-Universität Virginia Tech http://vt.edu haben erstmals erfolgreich demonstriert, dass sich herkömmlicher Zucker
als alternative Energiequelle anzapfen lässt. Wie die Wissenschaftler
auf "LiveScience" berichten, ist die dabei erzielte Energieleistung
sogar höher als bei der heute üblichen Lithium-Ionen-Variante. Die
neuartige Bio-Batterie auf Zuckerbasis erreicht demnach eine
Energiedichte, die eine um bis zu zehn Mal längere Lebensdauer als
gegenwärtige Lithium-Ionen-Modelle derselben Größe ermöglichen soll, so
das Versprechen der Forscher.

"Es mag auf den ersten Blick vielleicht etwas seltsam
erscheinen, eine Zutat, die sich ansonsten in Cupcakes und Keksen
wiederfindet, als Energiequelle zu nutzen", erklärt Projektleiter
Percival Zhang, Associate Professor am Department of Biological Systems
Engineering der Virginia Tech und wissenschaftlicher Leiter von
Cell-Free BioInnovations http://cfb9.com . Bei näherer Betrachtung mache dieser Ansatz aber Sinn. "Die meisten
lebenden Zellen spalten Zucker auf, um Energie zu produzieren. Und
interessanterweise ist die Energiedichte, die dabei erzielt werden kann,
sogar deutlich höher als bei Lithium-Ionen-Batterien", betont der
Forscher.

Revolutionäre Technologie

Laut Zhang erreicht die neuartige Bio-Batterie auf
Zuckerbasis eine Energiedichte von rund 596 Amperestunden pro Kilogramm.
Zum Vergleich: Die Lithium-Ionen-Variante schafft es gerade einmal auf
42 Amperestunden pro Kilogramm. Die revolutionäre neue Technologie sei
zudem auch noch wesentlich billiger in der Herstellung, wieder
aufladbar, umweltfreundlich und nicht entzündbar.

"Unsere von der Natur inspirierte Bio-Batterie ist eine
Art enzymatische Brennstoffzelle, ein elektro-biochemisches Gerät, das
chemische Energie aus Brennstoffen wie Speisestärke oder Glykogen
gewinnen und in Elektrizität umwandeln kann", erläutert Zhang die
grundlegende Funktionsweise. Um sie herzustellen, haben der Forscher und
sein Team eine komplizierte Leitungsbahn entwickelt, die insgesamt 13
verschiedene Enzyme einsetzt. Diese regen nach der Reihe spezielle
chemische Prozesse an, die letzten Endes dazu führen, dass die
Glukose-Moleküle des Zuckers in Elektronen umgewandelt werden. "Aus
einem Glukose-Molekül entstehen 24 Elektronen", schildert Zhang.

Mit verrückten Ideen zum Ziel

Wenn es um alternative Energiequellen geht, ist
Forschern offenbar keine Idee zu verrückt. Ende 2013 hatten etwa
Materialforscher der Carnegie Mellon University mit dem Konzept einer
Bio-Batterie für Aufsehen gesorgt, die auf dem Hautpigmentstoff Melanin
basiert (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20131212002 ). Das Projekt der Zucker-Version, das übrigens auch von der US National Science Foundation http://nsf.gov gefördert wird, befindet sich aber noch in einem frühen
Experimentierstadium. "Wir werden weiter daran arbeiten, die Lebensdauer
und die Energiedichte zu erhöhen und die Kosten zu senken", so Zhang.