Strom aus der Kläranlage – Wie mikrobielle Brennstoffzellen Strom erzeugen

05.01.2012

Seit der Tsunami-Katastrophe in Japan im vergangenen Jahr ist der Atomausstieg in Deutschland beschlossene Sache: Bis 2022 sollen hierzulande alle Atommeiler abgeschaltet sein. Um eine Versorgungssicherheit im Bereich der Energie zu gewährleisten, müssen nun dringend neue Energiequellen erschlossen werden.

Innovation und Kreativität sind dabei die treibenden Schlagworte. Und innovativ klingt es, was sich Uwe Schröder, Professor für nachhaltige Chemie an der Technischen Universität Braunschweig, überlegt hat und worin er seit mehreren Jahren forscht: Energiegewinnung aus Kläranlagen.

Um Kläranlagen als neue Energiequelle nutzen zu können, forscht Schröder an mikrobiellen Biobrennstoffzellen. Das Prinzip hinter dieser Idee funktioniert recht einfach: Mikroorganismen, Bakterien, die im Abwasser der Anlagen schwimmen, reinigen dieses, indem sie Stoffe verwerten. Die Bakterien nutzen die Abfälle im Wasser, also energiereiche Materialien, um ihren eigenen Energiebedarf zu decken. Durch den Abbau energiereicher Substanzen durch den Mikroorganismus, entstehen Elektronen. Von besonderem Interesse für die Forschung sind hierbei metallreduzierende Bakterien, geben sie doch die Möglichkeit, Elektronen an einen festen Empfänger, beispielsweise eine Elektrode, zu übertragen. Die Bakterien haften dank besonderer Proteine in ihren Zellmembranen an den Elektroden und bilden mit anderen Bakterien einen Biofilm.

Natürlich ist es noch ein weiter Weg bis zu einem fertigen Energiekonzept, so wird derzeit noch erforscht, wie viele der etwa 3000 Bakterien-Arten im Abwasser auf diese Weise Strom erzeugen können, um damit einen Teil zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit des täglichen Energiebedarfs beizutragen. Bisher funktionieren im Labor lediglich vasengroße Mini-Zellen. Nun muss das Forschungsteam um Schröder daran arbeiten, Formen und Materialien der Elektroden weiter zu entwickeln, damit sich möglichst viele Bakterien auf ihnen ansiedeln können. Bereits im nächsten Jahr möchten sie gemeinsam mit Ingenieuren aus anderen Fachgebieten eine kühlschrankgroße Anlage bauen, die Stromstärken im Ampere-Bereich erreichen soll.

Die Chancen auf einen Erfolg dieser Forschung sind gut. „Im Abwasser befinden sich gut gerüstete Mikroorganismen“, sagte Schröder der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung initiierten Informationsplattform biotechnologie.de. Das besondere Paradoxon an Kläranlagen sieht er in der Energie, die täglich, seit Jahren, in diese Anlagen gepumpt wird: Aufwendige Lüftungsanlagen sind nötig, damit die Mikroorganismen wachsen: „Man verschwendet Energie, um Energie zu vernichten. Das macht keinen Sinn“, empört sich der Chemiker.

Das Umweltbundesamt gibt die Höhe des durchschnittlichen Stromverbrauchs der etwa 10.000 deutschen Kläranlagen mit fast 20 Prozent an. Dies entspricht einem jährlichen Gesamtverbrauch von etwa 4.400 Gigawattstunden. Mit dieser Menge an Strom könnte der Bedarf von 900.000 Vier-Personen-Haushalten gedeckt werden.

Das Einsparpotential ist also gigantisch. Schröder formuliert sein erstes Ziel daher auch ganz konkret: „Wir wollen erst mal nicht Energie gewinnen, sondern Abwasserreinigung energieneutral gestalten.“ Besonders nachhaltig wird das Projekt auch dadurch, dass die Bakterien zwei Nutzen haben: Reinigung und gleichzeitige Stromerzeugung.

Wenn Sie wissen möchten, wie Ager Pharia sich bei der Arbeit an alternativen Energiequellen beteiligt, um eine Versorgungssicherheit für Energie zu gewährleisten, kontaktieren Sie uns!