"New York, Washington, Philadelphia – das alles sind große Städte an der Ostküste. In solchen Metropolen gibt's natürlich riesige Kläranlagen. Und unsere Konzept könnte dafür sorgen, dass man in diesen Kläranlagen Wasserstoff gewinnen könnte – und zwar einfach indem man zum Abwasser etwas Meerwasser dazugibt."
Bruce Logan hat einen ungewöhnlichen Plan. In seinem Labor an der amerikanischen Penn State Universität hat der Umweltingenieur eine Apparatur entwickelt, in der er spezielle Bakterien für sich arbeiten lässt – Bakterien, die – wenn sie Abfälle zersetzen – Strom erzeugen.
"Das sind Bakterien, wie sie ganz normal in der Natur vorkommen. Unsere haben wir einfach aus dem Abwasser genommen. Dort gedeihen sie besonders prächtig."
Diese Mikroben siedelt Bruce Logan auf einer Elektrode an und füttert sie mit organischen Reststoffen. Die Bakterien zersetzen diese Reststoffe, wobei unter anderem auch elektrische Energie freigesetzt wird: An der Elektrode baut sich eine elektrische Spannung auf. Der Haken: Diese Spannung reicht noch nicht, um den gewünschten Wasserstoff zu erzeugen.
"Die Mikroben liefern eine Spannung von 0,3 Volt. Doch um Wasserstoff zu erzeugen, braucht man eine Spannung von etwas mehr als 0,4 Volt."
Diese 0,4 Volt sind nötig, um Wasserstoff von Essigsäure abzuspalten, einem Stoffwechselprodukt der Bakterien. Um das zu schaffen, brauchen die Mikroben Hilfe, sie benötigen einen kleinen, zusätzlichen Spannungs-Kick. Logan und seine Leute grübelten und tüftelten – und kamen schließlich auf den richtigen Kniff.
"Das Konzept heißt umgekehrte Elektrodialyse, kurz R.E.D. Es gewinnt Energie aus dem unterschiedlichen Salzgehalt von Süßwasser und Meerwasser."
Das Prinzip: In eine Teilkammer eines kleinen Reaktors leiten die Forscher Meerwasser, in eine andere Teilkammer dagegen Süßwasser. Getrennt sind beide Flüssigkeiten durch ein System feiner Membranen. Das Salz nun drängt vom Meerwasser zum Süßwasser, der Experte spricht vom osmotischen Druck. Durch die Wanderung der Salz-Ionen baut sich zwischen den Membranen eine elektrische Spannung auf – eine Spannung, mit der man den wasserstofferzeugenden Bakterien entscheidend unter die Arme greifen kann.
"Wir koppeln beide Konzepte in ein und demselben Gerät. Dadurch können wir Wasserstoff produzieren. Die Mikroben alleine schaffen das nicht, und auch das RED-System für sich schafft das nicht. Doch beide gemeinsam liefern genug Strom, um Wasserstoffgas herstellen zu können."
Der Bioreaktor, in dem sich das Ganze abspielt, hat noch bescheidene Ausmaße: zwei miteinander verschraubte Plexiglaswürfel, kaum größer als eine Zigarettenschachtel. Ein paar Schläuche hängen dran, und oben ragt ein Glasröhrchen heraus – der Auffangbehälter für den erzeugten Wasserstoff. Bruce Logan aber denkt schon über das Labormuster hinaus.
"Das Konzept funktioniert, das haben wir bewiesen. Nun müssen wir größere Anlagen bauen und zeigen, dass man so etwas auch im kommerziellen Maßstab machen kann. Außerdem müssen wir die Materialien billiger machen und durchrechnen, was solche Geräte kosten, würde man sie in großen Stückzahlen bauen."
Rund fünf Jahre noch, schätzt Logan, werden die Experten tüfteln müssen. Dann sollte sich zeigen, ob der neue Bioreaktor tatsächlich gut genug ist für die Kläranlagen von New York, Washington und Philadelphia.
Bruce Logan hat einen ungewöhnlichen Plan. In seinem Labor an der amerikanischen Penn State Universität hat der Umweltingenieur eine Apparatur entwickelt, in der er spezielle Bakterien für sich arbeiten lässt – Bakterien, die – wenn sie Abfälle zersetzen – Strom erzeugen.
"Das sind Bakterien, wie sie ganz normal in der Natur vorkommen. Unsere haben wir einfach aus dem Abwasser genommen. Dort gedeihen sie besonders prächtig."
Diese Mikroben siedelt Bruce Logan auf einer Elektrode an und füttert sie mit organischen Reststoffen. Die Bakterien zersetzen diese Reststoffe, wobei unter anderem auch elektrische Energie freigesetzt wird: An der Elektrode baut sich eine elektrische Spannung auf. Der Haken: Diese Spannung reicht noch nicht, um den gewünschten Wasserstoff zu erzeugen.
"Die Mikroben liefern eine Spannung von 0,3 Volt. Doch um Wasserstoff zu erzeugen, braucht man eine Spannung von etwas mehr als 0,4 Volt."
Diese 0,4 Volt sind nötig, um Wasserstoff von Essigsäure abzuspalten, einem Stoffwechselprodukt der Bakterien. Um das zu schaffen, brauchen die Mikroben Hilfe, sie benötigen einen kleinen, zusätzlichen Spannungs-Kick. Logan und seine Leute grübelten und tüftelten – und kamen schließlich auf den richtigen Kniff.
"Das Konzept heißt umgekehrte Elektrodialyse, kurz R.E.D. Es gewinnt Energie aus dem unterschiedlichen Salzgehalt von Süßwasser und Meerwasser."
Das Prinzip: In eine Teilkammer eines kleinen Reaktors leiten die Forscher Meerwasser, in eine andere Teilkammer dagegen Süßwasser. Getrennt sind beide Flüssigkeiten durch ein System feiner Membranen. Das Salz nun drängt vom Meerwasser zum Süßwasser, der Experte spricht vom osmotischen Druck. Durch die Wanderung der Salz-Ionen baut sich zwischen den Membranen eine elektrische Spannung auf – eine Spannung, mit der man den wasserstofferzeugenden Bakterien entscheidend unter die Arme greifen kann.
"Wir koppeln beide Konzepte in ein und demselben Gerät. Dadurch können wir Wasserstoff produzieren. Die Mikroben alleine schaffen das nicht, und auch das RED-System für sich schafft das nicht. Doch beide gemeinsam liefern genug Strom, um Wasserstoffgas herstellen zu können."
Der Bioreaktor, in dem sich das Ganze abspielt, hat noch bescheidene Ausmaße: zwei miteinander verschraubte Plexiglaswürfel, kaum größer als eine Zigarettenschachtel. Ein paar Schläuche hängen dran, und oben ragt ein Glasröhrchen heraus – der Auffangbehälter für den erzeugten Wasserstoff. Bruce Logan aber denkt schon über das Labormuster hinaus.
"Das Konzept funktioniert, das haben wir bewiesen. Nun müssen wir größere Anlagen bauen und zeigen, dass man so etwas auch im kommerziellen Maßstab machen kann. Außerdem müssen wir die Materialien billiger machen und durchrechnen, was solche Geräte kosten, würde man sie in großen Stückzahlen bauen."
Rund fünf Jahre noch, schätzt Logan, werden die Experten tüfteln müssen. Dann sollte sich zeigen, ob der neue Bioreaktor tatsächlich gut genug ist für die Kläranlagen von New York, Washington und Philadelphia.