Bakterien unter Strom

Elektrolyse-fähige Mikroben wandeln das Treibhausgas Kohlendioxid direkt und effizient in den Energieträger Methan um

Prototyp des Methan-Bakterien-Reaktors
Prototyp des Methan-Bakterien-Reaktors

University Park ( USA) - Sowohl im Kuhmagen als auch in der Tiefsee produzieren Mikroben das Treibhausgas Methan. Doch ihr effizienter Stoffwechsel hat nicht nur Nachteile: Eingesperrt in eine elektrochemische Zelle und unter Strom gesetzt, können sie das Energie reiche Gas auch kontrolliert produzieren. Dabei müssen sie nur mit Wasser und Kohlendioxid gefüttert werden. Wie nun Wissenschaftler in der Fachzeitschrift "Environmental Science and Technology" berichten, wäre dieser Prozess effizient genug, um überschüssigen Strom aus Wind- oder Solaranlagen in den Energieträger Methan zwischen zu speichern.

"Wir haben eine Mikrobe, die direkt Elektronen aufnimmt und diese zur Methanproduktion nutzt" sagt Bruce E. Logan von der Pennsylvania State University. In ihren Versuchen beschichteten die Forscher eine Elektrode mit einem Biofilm aus Methanobacterium palustre. Sie setzten diese Kultur aus so genannten Archaeen in eine mit Wasser gefüllte Kammer, abgetrennt von einer Kohlenstoff-Kathode, die in einer zweiten Kammer von Wasser, anorganischen Nährstoffen und Kohlendioxid umgeben war. Floss nun eine Spannung von bis zu einem Volt durch diese elektrochemische Zelle, wandelten die Bakterien Wasser- und Kohlendioxidmoleküle direkt in Methan um. Dieser Prozess, der mit einer Effizienz von 80 Prozent ablief, überraschte die Wissenschaftler. Denn eigentlich hatten sie erwartet, dass die Mikroben zuerst Wasserstoff und dann daraus Methan erzeugen würden.

Die Idee, aus dem Treibhausgas Kohlendioxid den Energieträger Methan zu gewinnen, ist nicht neu. Doch mit keiner anderen Methode funktioniert die Umwandlung so gut wie mit der Mikroben-Elektrode. Gelingt nun die Weiterentwicklung zu größeren Bioreaktoren, könnte überschüssiger Strom aus Solar- oder Windkraftwerken, mit relativ wenige Verlusten gespeichert werden. Das gewonnene Methan lässt sich dann mit einem Reformer in Wasserstoff umwandeln und bei Bedarf zur Stromgewinnung mit Brennstoffzellen nutzen.