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26.07.2016 | Betriebsstoffe | Nachricht | Onlineartikel

Forscherin stellt Kraftstoff mit bioelektrochemischen Verfahren her

Autor:
Christiane Brünglinghaus

Mareike Engel forscht an der TU Kaiserslautern an einem Benzinersatz. Mit Bakterien will sie Butanol produzieren. Dabei geht sie neue Wege: Engel verbindet die Gärung mit einem elektrochemischen Verfahren.

An der TU Kaiserslautern forscht Doktorandin Mareike Engel daran, eine Benzinalternative mithilfe von Bakterien zu produzieren. Die Mikroorganismen setzen während einer Gärung zum Beispiel pflanzliche Reststoffe wie etwa aus Holz zu einem Kraftstoff um. Engel geht bei dieser bereits bekannten Methode nun neue Wege: Sie verbindet die Gärung mit einem elektrochemischen Verfahren, damit die Bakterien den Benzinersatz in größeren Mengen erzeugen.

Gärung mit einem elektrochemischen Verfahren verbunden

Engel arbeitet daran, die Substanz Butanol mit einem solchen Verfahren herzustellen. "Butanol ist mit seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften dem Benzin sehr ähnlich. Dies macht ihn als Kraftstoff interessant. Er kann direkt anstatt Benzin genutzt werden", so Engel. Für die Gärung setze sie auf Bakterien namens Clostridium acetobutylicum, die in der Lage seien, aus Zellulosefasern in Holzresten oder anderen pflanzlichen Abfällen Butanol herzustellen. Engel geht aber noch einen Schritt weiter: Sie nutzt nicht nur eine altbekannte, bereits gut erprobte Methode, sondern verbindet die Gärung mit einem elektrochemischen Verfahren. "Wir haben festgestellt, dass die Bakterien das Butanol schneller und in größeren Mengen herstellen, wenn wir ein elektrisches Potential anlegen", erklärt die 26-Jährige. Die Mikroorganismen nutzen hierbei die freiwerdenden Elektronen, um den Kraftstoff herzustellen.

"Wir wissen allerdings nur in Grundzügen, was bei diesen Prozessen auf molekularer Ebene abläuft und wie die Elektronen in die Bakterienzellen kommen", sagt Engel weiter. Dies möchte die Forscherin im Rahmen ihrer Promotion herausfinden. Sie forscht dazu in der Nachwuchsgruppe "BioSats" von Dr. Nils Tippkötter. Der Wissenschaftler und sein Team haben sich den nachwachsenden Rohstoffen und ihrer Weiterverarbeitung verschrieben. "Wir vermuten, dass die Bakterien Nanodrähte bilden und die Elektronen so aufnehmen", verrät Engel, die vor der Promotion den deutsch-französischen Studiengang Energie- und Antriebstechnik in Rouen und Kaiserslautern absolviert hat. Gemeinsam mit Biophysikern des Nano Structuring Centers der TU möchte sie die Bakterien am Rasterelektronenmikroskop genauer untersuchen, um herauszufinden, welche Prozesse bei den Mikroben ablaufen.

Forschung zur Bioelektrochemie steckt noch in den Kinderschuhen

Die Forschung zur Bioelektrochemie stecke noch in den Kinderschuhen, so Engel. "Erst seit rund zehn Jahren arbeiten Wissenschaftler daran, die beiden Technologien zu verknüpfen", weiß Engel. So müsse die Forscherin in vielerlei Hinsicht Pionierarbeit leisten, wie sie sagt: "Es gibt beispielsweise noch keine passenden Bioreaktoren, bei denen elektrochemische Komponenten vorhanden sind. Diese Reaktoren brauche ich aber für die Gärung. Da musste ich selber ein eigenes System bauen." Engel ist eine der Ersten in Deutschland, die auf diesem Gebiet forscht. Unterstützt wird sie in ihrer Arbeit von Kollegen des Dechema-Forschungsinstituts in Frankfurt. Auch hier wird an der Bioelektrochemie geforscht.

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