Die Elektromikrobiologie ist ein Teilbereich der Mikrobiologie, der sich mit den Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und elektrischen Leitern sowie der Übertragung von Elektronen außerhalb der biologischen Zelle beschäftigt.
Anwendungen und Forschung
Mikrobielle Methanisierung und Kraftstoffe Bestimmte Archaeen sind in der Lage, unter Zufuhr von elektrischem Strom oder Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid (CO₂) Methan zu produzieren (mikrobielle Methanisierung). Unternehmen nutzen dieses Verfahren in Pilotanlagen, um erneuerbares Gas direkt in bestehende Gasnetze einzuspeisen. Das US-Unternehmen LanzaTech setzt zudem Mikroben ein, die Kohlenstoffmonoxid und Kohlendioxid in Ethanol für synthetische Kraftstoffe umwandeln, wobei industrielle Abgase als Rohstoff dienen.EnBW: Bakterien als Kraftwerke. 2025 (online).
Künstliche Fotosynthese und Stromgewinnung Ein weiterer Forschungsansatz ist die Integration von Mikroorganismen in die Künstliche Fotosynthese. Dabei werden beispielsweise Cyanobakterien auf Elektroden angesiedelt. Unter Sonneneinstrahlung geben die Bakterien überschüssige Elektronen an die Elektrode ab. Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, wurden im 3D-Druck Verfahren Elektrodengitter aus Metalloxid-Nanopartikeln entwickelt. Diese weisen eine mikrometerhohe, dichte Säulenstruktur auf, die den Bakterien eine größere Oberfläche und optimierten Lichteinfall bietet. Die Energieausbeute dieser Konstruktionen übersteigt in Versuchen die Effizienz herkömmlicher Biokraftstoffe.Wissenschaft - 365 Fragen & Antworten von der Antike bis in die Zukunft. P.M. Schneller schlau, S. 126.
Zudem wird an mikrobiellen Brennstoffzellen geforscht, bei denen Bakterien wie Shewanella oneidensis oder modifizierte Pilzkulturen (wie Hefe- und Weißfäulepilze) organische Substanzen abbauen und dabei Strom erzeugen. Praktische Anwendungen werden bei der direkten Stromgewinnung aus Abwässern in Kläranlagen sowie bei biologisch abbaubaren Kleinstbatterien für Umweltmessungen erprobt.
Literatur Lovley, D.R., Holmes, D.E. Electromicrobiology: the ecophysiology of phylogenetically diverse electroactive microorganisms. Nat Rev Microbiol 20, 5–19 (2022). https://doi.org/10.1038/s41579-021-00597-6:
Einzelnachweise
Kategorie:Mikrobiologie