Grüne Energie: Diese Mikrobe erzeugt Strom direkt aus Methan

Dass einige Bakterien im Rahmen ihrer Stoffwechselaktivitäten Elektronen abgeben und Strom erzeugen können, ist nichts wirklich Neues. Forscher:innen der Radboud Universität in den Niederländen haben nun eine neue Art entdeckt, die aus Methan Strom erzeugen kann. Die Archaee kommt in Seen und Gräben vor und könnte mittelfristig neue Möglichkeiten zur Stromerzeugung mittels Biogas eröffnen.

Methanfressende Bakterien

Bei Archaeen handelt es sich um prokaryotische Mikroben, die was ihre Biochemie angeht besonders urtümlich sind. Die neu entdeckte Art hört auf den Namen Candidatus Methanoperedens und kommt in sauerstoffarmen, nitrathaltigen Umgebungen wie Tümpeln und Abflussgräben vor. Dort nimmt das Bakterium Nitrat und Methan auf. Das Methan wird dann abgebaut, indem es zu Kohlendioxid oxidiert wird.

Die Forscher:innen rund um Heleen Ouboter von der Radboud Universität hatten das Bakterium schon eine Weile in Verdacht, dass es auch Elektronen abgibt und damit elektrogen ist. Sie kultivierten die Art also in einem Bioreaktor mit einer Elektrode, die als Anode und damit als Elektronenakzeptor arbeitete, und fütterten sie mit Methangas.

Stromerzeugung aus Methan

Der Verdacht bestätigte sich, als Candidatus Methanoperedens im Bioreaktor begann, Strom zu produzieren. „Schon kurz nach der Beimpfung der Bioreaktoren mit den Mikroben begann die Stromdichte zu steigen und erreichte nach 19 Stunden ein Maximum von 274 Milliampere pro Quadratmeter„, so die Wissenschaftler:innen. Nachdem dieser Peak überschritten war, pegelte sich die Stromproduktion bei einem Durchschnittswert von bis zu 39 Milliampere pro Quadratmeter an. Die für die Stromerzeugung benötigte Energie stammte aus der Umwandlung von Methan in CO2, wie das Team in Tests herausfand. Bei gestoppten Methannachschub sank auch der erzeugte Strom deutlich ab. Die Forscher:innen nehmen an, dass der verbleibende Reststrom aus dem Abbau von Stoffwechselprodukten stammt.

Den Messungen des Teams zufolge hat die Stromerzeugung durch Candidatus Methanoperedens einen Wirkungsgrad von etwa 17 Prozent. Die Forscher:innen vermuten allerdings, dass sich dieser Wirkungsgrad noch deutlich optimieren lässt – etwa durch eine bessere Anpassung der Nährstoffversorgung.

Verbesserte Effizienz für Biogas-Anlagen?

Die Wissenschaftler:innen gehen davon aus, dass die Fähigkeit der Mikrobe zur Stromproduktion sich praktisch nutzen ließe. „In gängigen Biogas-Anlagen wird meist durch Mikroben Methan erzeugt, dass dann zur Stromerzeugung verbrannt wird„, so Cornelia Welte, die mit Ouboter an der Studie arbeitete. Allerdings ist der Wirkungsgrad dieses Prozesses gering. Selbst unter optimalen Bedingungen, die längst nicht immer erreicht werden, liegt er bei unter 50 Prozent. Durch die Nutzung methanabbauender Mikroben, die direkt aus dem Biogas Strom erzeugen können, könnte die Effizienz solcher Anlagen möglicherweise deutlich erhöht werden. Allerdings muss noch viel geforscht werden, bis solche Lösungen umsetzbar sind.

via Radboud Universität