Origami-Batterie: Bakterien betreiben Mini-Speicher aus Papier

Origami-Batterie: Bakterien betreiben Mini-Speicher aus Papier

von Malte Laub

Mit Schmutzwasser lässt sich aus Pappe eine Mini-Batterie für 5 Cent herstellen.

Pferde, Hasen, Vögel: Tiere sind die Spezialität der japanischen Origami-Künstler, die mit viel Fingerspitzengefühl kleine Skulpturen aus Papier falten.

Seokheun Choi, Assistenzprofessor für Elektroingenieurswesen an der Universität Binghamton im US-Bundesstaat New York, hat sich die Technik nun zum Vorbild genommen, aber die traditionellen Pfade verlassen.

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Er hat eine Mikro-Batterie aus Papier gebastelt und neue Lebewesen ins Spiel gebracht: Bakterien. Sie sollen für die Energie sorgen.

Papier ersetzt KunststoffPapier als Grundstoff für High-Tech hat in den vergangenen Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Besonders in Entwicklungsländern versprechen sich Mediziner und Seuchenschutzbehörden bessere Diagnosemöglichkeiten.

Papierbasierte Sensoren, um beispielsweise Trinkwasser zu analysieren, sind deutlich günstiger herzustellen als ihre konventionellen Pendants, können aber noch nicht eigenständig genutzt werden. So werden zur Analyse in den betroffenen Regionen meist wenig verbreitete Geräte wie Smartphones gebraucht.

Um das zu ändern, müssen neue Energielieferanten für die Sensoren her. Zwar gibt es bereits diverse papierbasierte Quellen wie Brennstoffzellen, Superkondensatoren oder Lithium-Ionen-Batterien – doch die seien nicht umweltfreundlich, da sie mitunter giftige Inhaltsstoffe verwenden, schreibt Choi in seinem Beitrag.

Zudem sei ihre Herstellung komplex und teuer – ungeeignet für den Einsatz in Entwicklungsländern oder abgelegenen Forschungsgebieten.

Einfacher Aufbau, (zu) wenig EnergieMit der Entwicklung seiner Mikro-Bakterien-Batterie, die er in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Nano Energy präsentiert, glaubt Choi, die Papiertechnik nun ein gutes Stück weitergebracht zu haben.

Mit Hilfe nur eines Tropfens einer Flüssigkeit, die Bakterien enthält – beispielsweise Schmutzwasser – soll die Batterie Energie erzeugen. Dazu macht sie sich den Stoffwechsel der Lebewesen zu Nutze.

Die Batterie sieht in der Praxis recht gewöhnlich aus: Sie ist aus mehreren Papierschichten gefaltet und etwa so groß wie eine Streichholzschachtel. Hauptbestandteile sind eine Luftkathode, für die Nickel auf normales Büropapier gesprüht wurde, und eine Rasterdruck-Anode aus Karbon.

Mit Wachs-Filterpapier wurde ein Reservoir für die Flüssigkeit geschaffen. Für die Kontakte hat Choi wiederum Nickelspray verwendet. Kosten soll das nachhaltige Energie-Blattwerk nur 5 Dollar-Cent pro Stück.

Bislang reicht die Kraft der Batterie allerdings nicht, um Sensoren durchgehend am Laufen zu halten. Doch Choi ist optimistisch, das bald ändern zu können. Und auch die amerikanische National Science Foundation glaubt an sein Projekt: Sie hat ihn gerade mit einem dreijährigen Forschungsstipendium über 300.000 Dollar ausgestattet.

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