Pflanzen sähen und Strom ernten

Schritte auf dem Dach eines Forschungsgebäudes der Universität Wageningen. Doktor David Strik ist auf dem Weg zu seinem Versuch. Der ist am Dachrand aufgebaut. Zwei große quadratische Wannen in denen jeweils zwölf mit Wasser und Schlamm gefüllte Plastikeimer stehen.

Die Wissenschaftler züchten darin verschiedene Gräser und Wasserpflanzen. Aber die Pflanzenzucht ist nicht die Hauptsache. David Strik ist nämlich nicht Biologe, sondern Biochemiker, und womit er sich wirklich beschäftigt, verraten Drähte, die aus den Eimern heraus hängen.

"Wir haben hier Pflanzen und Bakterien, die zusammenarbeiten und eigentlich vom Prinzip her ist das ganz einfach zu erklären: die Pflanzen machen Kohlenstoffe durch die Photosynthese und transportieren bis zu 40 Prozent von diesen organischen Stoffen in den Boden. Dort leben allerlei verschiedene Mikroorganismen – Bakterien, Schimmel, ganz viele verschiedene Sachen – und die leben von diesem Organstoff, den die Pflanze da hinein steckt. Was wir gemacht haben: wir haben eine sogenannte biologische Batterie hineingesteckt. Das sind zwei Elektroden, wo Bakterien aufwachsen, die Elektrizität machen können."
Der Wissenschaftler nutzt eine Erkenntnis die schon ein halbes Jahrhundert alt ist, nämlich, dass alle Lebewesen bei der Verdauung – genauer: bei der Verbrennung von Glucose - einen schwachen Strom erzeugen. Die meisten verwenden ihn für Steuerungsprozesse im eigenen Körper. Bakterien aber geben diese Elektrizität ab, meistens einfach an den Sauerstoff in der Luft. In anaerober Umgebung – also unter Sauerstoffabschluss –suchen Bakterien jedoch andere Stoffe um den überschüssigen Strom los zu werden. Das entdeckten vor wenigen Jahren Wissenschaftler in Greifswald. Sie entwickelten die mikrobielle Brennstoffzelle, kurz MFC (von Microbiel Fuel Cell).

Die Bakterien einer solchen Brennstoffzelle leben in einem Substrat, das die Nährstoffe enthält. Darin stecken zwei Elektroden. Die Mikroben geben nun ihre überschüssige Elektrizität direkt an den negativen Pol, die Anode, ab. Strom kann fließen. Nur: auch für eine MFC gilt: heraus kommt nicht mehr, als man hinein steckt. Mit anderen Worten: für einen kontinuierlichen Strom müssen die Bakterien laufend gefüttert werden.

Das ist die Aufgabe der Gräser in den Eimern auf dem Dach der Universität. Sie wachsen in dem Substrat und sorgen somit für eine kontinuierliche Glucosezufuhr. David Strik:

"Was wir machen ist eigentlich eine natürliche Sonnenzelle. Pflanzen nehmen Sonnenenergie auf, geben das an die Bakterien und die Bakterien machen Elektrizität. Eigentlich geht der Prozess Tag und Nacht durch, also wir haben 24 Stunden am Tag Elektrizität. Auf einem Moment ist dieser Boden so erwachsen, dass immer organische Stoffe sind. Die Bakterien sind da und die Elektrizität ist da. Nur letzten Winter hat es sehr gefroren, also wenn man darauf eislaufen kann, dann funktioniert es nicht mehr. Aber wenn das wieder Wasser wurde, dann war die Elektrizität wieder gleich da."

Die Stromerzeugung schwanke allerdings ein wenig je nach Tageszeit, Wetter und nicht zuletzt: je nach Pflanze. Denn jede Pflanze erzeugt andere Lebensbedingungen für die Bakterien. Die größte Ausbeute gab es bisher mit Wasserschwaden, ein Gras das verbreitet an den Ufern stehender Gewässer wächst, und mit Reis.

"Pro Quadratmeter erzeugen wir jetzt 0,2 Watt und wir denken, dass es in den nächsten drei Jahren möglich ist, drei Watt pro Quadratmeter zu realisieren. Was kann man damit machen? Drei Watt ist genau, was die meisten Handys benötigen um aufzuladen."

Und auch andere Schwachstromanwendungen wie der Betrieb von LED-Leuchten können sich die Forscher vorstellen.

David Strik will die Entwicklung vermarkten. Er hat das Patent von der Universität übernommen und eigens das kleine Unternehmen "Plant-E" gegründet. Als Erstes großes Vorhaben will er im kommenden Jahr ein Dach der Universität begrünen, um damit Strom zu erzeugen. Und das, sagt er, werde dann der grünste Strom der Welt sein.