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Dübendorf, St. Gallen und Thun – Eine revolutionäre Batterie, die nicht aufgeladen, sondern gefüttert wird: Forschende der Empa haben eine biologisch abbaubare Pilzbatterie entwickelt. Diese innovative Energiequelle könnte künftig Sensoren in der Landwirtschaft oder in entlegenen Regionen mit Strom versorgen – und löst sich nach Gebrauch selbst auf.
Die Entwicklung, die auf einem dreijährigen Forschungsprojekt basiert, wurde im Rahmen des Förderprogramms «Microbials» der Gebert Rüf Stiftung unterstützt. Die mikrobielle Brennstoffzelle kombiniert erstmals zwei Pilzarten, um Strom zu erzeugen. Dabei handelt es sich um den Hefepilz und den Weissfäulepilz Trametes versicolor, auch bekannt als Samtige Tramete. Diese beiden Mikroorganismen arbeiten symbiotisch: Der Hefepilz setzt Elektronen frei, während die Tramete ein Enzym produziert, das diese einfängt und zur Stromerzeugung nutzbar macht.
Revolutionäre Technik aus dem 3D-Drucker
Die Pilzbatterie wird mithilfe von 3D-Druck hergestellt. Die Elektroden bestehen aus einer speziell entwickelten Cellulose-Tinte, in die Pilzzellen eingearbeitet werden. Diese Struktur ermöglicht den Mikroorganismen eine optimale Versorgung mit Nährstoffen. Zudem ist die Tinte biologisch abbaubar, elektrisch leitfähig und dient den Pilzen zugleich als Nährstoffquelle.
„Die Herausforderung bestand darin, eine Drucktinte zu entwickeln, die die Lebensfähigkeit der Pilzzellen während des Druckprozesses erhält und gleichzeitig elektrisch leitfähig ist“, erklärt Gustav Nyström, Leiter des Empa-Labors «Cellulose and Wood Materials».
Die Batterie wird im getrockneten Zustand gelagert und kann bei Bedarf durch Zugabe von Wasser und Zucker aktiviert werden. Die lebenden Pilzzellen ermöglichen nicht nur die Stromerzeugung, sondern beschleunigen auch den biologischen Abbau der Batterie nach ihrem Einsatz.
Nachhaltige Energie für Forschung und Landwirtschaft
Die Energieausbeute der Pilzbatterie reicht derzeit aus, um beispielsweise Temperatursensoren über mehrere Tage zu betreiben. Solche Sensoren finden in der Landwirtschaft oder Umweltforschung Anwendung, insbesondere in schwer zugänglichen Regionen. Die biologische Abbaubarkeit und die Ungiftigkeit der Batterie bieten erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Energiespeichern.
„Unser Ziel ist es, die Leistung und Lebensdauer der Pilzbatterie zu steigern“, sagt Carolina Reyes, Mikrobiologin und Projektleiterin. Zudem suchen die Forschenden nach weiteren Pilzarten, die sich als effiziente Stromlieferanten eignen.
Interdisziplinäre Pionierarbeit
Das Projekt vereint Expertise aus Mikrobiologie, Materialwissenschaft und Elektrotechnik. Für Reyes, deren Hintergrund in der Mikrobiologie liegt, bedeutete dies auch, sich intensiv mit elektrochemischen Methoden auseinanderzusetzen. „Pilze sind im Bereich der Materialwissenschaft noch weitgehend unerforscht und bieten enormes Potenzial“, betont sie.
Die Forschenden sind überzeugt, dass die Kombination aus Mikroorganismen und moderner Materialtechnik nicht nur für Batterien, sondern auch für andere nachhaltige Technologien zukunftsweisend sein könnte.
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