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Laut eines Berichts von Wired*¹ hat ein Schüler im Rahmen eines Schulprojektes einen neuen Weg zur Energiegewinnung konzipiert. Das ist dermaßen einfach, dass es beinahe jeder vollbracht haben könnte. Obwohl winzig, könnte es dennoch große Anwendungsmöglichkeiten in sich tragen.

Was leistet die organische Energiequelle

Kartik Madiraju*² geht in Montréal zur Schule. Er überlegte sich Folgendes: Da einige Bakterien magnetisch sind, sollte sie als Energiequelle dienen können. Sein Experiment erzeugte aus knapp sechs Gramm Bakterien die Hälfte der Energie, wie sie in einer herkömmlichen AA-Batterie*³ enthalten ist.

Die "Batterie" lieferte zwei Tage lang Energie, bevor sie aufgebraucht war. Erstaunlicherweise hat noch niemand zuvor daran gedacht, so etwas auszuprobieren. «

Wie funktionieren die magnetischen Bakterien?

Magnetische Bakterien zeichnen sich dadurch aus, dass sie Magnetit*⁴ enthalten. Sie wurden vor gut einem Vierteljahrhundert entdeckt, ihr natürliches Vorkommen erstreckt sich auf alle Arten von Wasser. (Die Tatsache, dass eine solch weit verbreitete Klasse von Organismen erst vor kurzem entdeckt werden konnte, sollte uns zum Nachdenken anregen.)

Der zukünftige Dr. Madiraju ersann ein Experiment, in dessen Verlauf er mit Bakterien versetztes Wasser in zwei kleine Behälter abfüllte. An jedem Behälter waren elektrisch leitfähige Metallstreifen auf beiden Seiten befestigt. Die Metallstreifen reagierten mit den "Magneten", die sich zwischen ihnen befanden und verursachten, dass sich der Behälter dreht. Dadurch wurde elektrischer Strom erzeugt.

Nanotechnolgie könnte am meisten profitieren

Das Experiment wurde von Professor John Sheppard, ein Experte auf dem Gebiet der Bio-Ressourcen, begutachtet und wurde im Rahmen der Intel' International Science and Engineering Fair*⁵ gezeigt.

Was die Anwendung in der Praxis angeht, bin ich durchaus optimistisch." kommentiert Sheppard. Er geht davon aus, dass es irgendwann einmal als Energiequelle für Nanotechnologie-Maschinen mit begrenzter Lebensdauer und für Biosensoren dienen könne.

Die praktische Anwendung für die nimmersatten Energiespender

In der praktischen Anwendung verfügt es über ein vielseitiges Potential. Die verwendeten Bakterien werden benahe vollständig durch das Zufallsprinzip aus der Menge der weithin vorhandenen Arten ausgewählt. Jetzt, wo sich das Phänomen als funktionsfähig herausgestellt hat, kann man getrost Wetten darauf abschließen, dass Forscher wie Dr. Sheppard nichts unversucht lassen werden, um die natürlich vorkommende Bakterienart ausfindig zu machen, die sich für diese "Batterien" am besten eignet.

Daraufhin dürfte der nächste logische Schritt darin bestehen, einen genetisch optimierten Organismus zu gestalten. Mit Sicherheit gibt es einen idealen Prozentsatz an Magnetiten, zu dem sie in jeder Bakterie enthalten sein sollte. Denn es ist unwahrscheinlich, dass die Natur von selbst dafür sorgen wird - immerhin wurden diese Lebewesen nicht dafür geschaffen, Batterien zu sein.

Solch eine Optimierung sollte den Energie-Output mindestens verdoppeln. Man sollte meinen, eine einzelne AA-Batterie höre sich nicht nach besonders viel an, ihr "Volumen" nimmt derzeit einen Würfel mit der Größe von etwa einem Drittel eines Kubikmeters ein. Ob solche Würfel nun die optimale Anordnung erkennen lassen, sei dahingestellt, zumindest stellt sie eine weitere Gelegenheit zu Optimierung dar.

Wie kann man das Bakteriensterben verhindern?

Eine zusätzliche Gelegenheit steckt in der Erforschung der "Verfallsdauer". Es könnte gut möglich sein, dass die Bakterien aufgrund unzureichender Nahrungsmittelzufuhr starben. Eine Kolonie, die mit ausreichend Nahrung versorgt wird, könnte sich selbst erneuern und damit praktisch unsterblich sein.

Dessen ungeachtet ist die Energieausbeute eindeutig mit der einer überall erhältlichen Alkali-Batterie vergleichbar, und das möglicherweise noch weitaus kostengünstiger. Außerdem lassen sich die "Batterien" stapeln und der Energieausstoß für höheren Energiebedarf bündeln. Ich könnte mir ein Szenario vorstellen, in dem die Bakterien in Verbänden zu tausenden von Behältern untergebracht werden, wobei eine spezielle Nährlösung alle Kuben durchfließt, um die Bakterien gesund und produktiv zu erhalten.

Darüber hinaus könnte es auch wünschenswert sein, wenn die Bakterien nach kurzer Zeit absterben. Das könnte sie zu einer idealen Energiequelle in der Zukunft für Implantate auf der Basis von Nanotechnologie machen. Die Naniten*⁶ werden somit veranlasst, sich nach ein paar Tagen abzuschalten.

Das Zeitalter der mikroskopisch kleinen Maschinen steht vor der Tür. Es wird sehr interessant werden, den Technologie-Mix zu beobachten, der letztlich diese winzigen Maschinen antreiben wird.

*1 Wired (www.wired.com) ist ein im März 1993 gegründetes, US-amerikanisches, Technologie-Magazin als Medium für Geeks und Technikfreaks im Geist der neuen Medien- und Netzkultur.

*2 Kartik Madiraju, geboren am 21. August 1989 in Brossard, Quebec, Kanada, Schüler an der Centennial Regional High School in Greenfield Park, Montréal, nimmt bereits seit der sechsten Klasse an wissenschaftlichen Wettbewerben teil.

*3 AA-Batterie, (auch LR 6/AM-3), handelsübliche Bezeichnung "Mignon", Spannung 1,5V mit einer Kapazität von 2.200 bis 2.850 mAh.

*4 Magnetit, (auch Magneteisenstein genannt), eines der am stärksten magnetischen Mineralien, entstanden durch Vulkanismus.

*5 Die Intel' International Science and Engineering Fair (ISEF) ist die weltweit größte und einzige Wissenschaftsmesse für Schüler der Klassen neun bis zwölf mit über 1.200 jungen Wissenschaftlern aus mehr als 40 Ländern und mehr als drei Millionen Dollar an Preisgeldern und Stipendien.

*6 Naniten (auch Nanobots oder Nanoroboter), autonome Kleinstmaschinen, vorerst noch nur theoretisch existent. Prototypen haben derzeit Streichholzkopf-Größe, die Größe von Blutkörperchen oder kleiner wird für die nahe Zukunft angestrebt. Die Anwendung fände in der Medizin statt, sie sollen sich selbsttätig im menschlichen Organismus auf der Suche nach Krankheitsherden, z.B. Krebszellen, bewegen und sie beseitigen.

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