Microbial Fuel Cell

Die Brennstoffzelle, die von Abfall lebt

Max Schneeberger und Jana Pfeiffer, betreut von DI Bernhard Schmeitzl, entwickeln eine Mikrobielle Brennstoffzelle (MFC). Das Prinzip klingt wie Science-Fiction: Mikroorganismen bauen organisches Material ab und geben dabei Elektronen frei. Leitet man diese Elektronen über eine Elektrode ab, fließt Strom. An der gegenüberliegenden Kathode reagieren sie mit Sauerstoff, und der Stromkreis schließt sich. Die Natur liefert den Treibstoff und den Motor in einem Organismus.

Die Herausforderung war, die richtigen Bedingungen zu finden. Max übernahm den biochemischen Teil und baute das Zellgehäuse aus Acrylglas, mit Kohlenstofffaser-Elektroden und einer PTFE-Membran, die nur Protonen durchlässt. Als Bakterium wählte er Escherichia coli, leicht verfügbar und gut handhabbar. Knifflig war die Nährboden-Wahl: Auf welchem Substrat wächst der Biofilm am dichtesten? Max testete zwei Nährmedien mit vier verschiedenen Konzentrationen des Redox-Mediators Methylenblau, zählte die Bakterien im Mikroskop aus und identifizierte die optimale Kombination: Malz-Extrakt-Agar mit 100 Mikrolitern Methylenblau pro 250 Milliliter Nährlösung. Jana kümmerte sich um die Elektronik. Die Ströme einer MFC sind so klein, dass handelsübliche Multimeter streiken. Sie lötete deshalb eine eigene Messschaltung rund um einen hochempfindlichen Instrumentenverstärker und einen negativen Vorspannungsgenerator, der ein sauberes Nullpotenzial liefert. Die Messwerte laufen live auf einem ESP32-Mikrocontroller und werden per Webserver im Schulnetz visualisiert.

Die Flüssigvariante der Zelle erreicht Spitzenspannungen bis zu einem Volt unter optimierten Bedingungen. An der kompakten, portablen Variante arbeitet das Team gerade, Dichtheit und Sterilität sind die letzten Hürden. In den nächsten Wochen sollen alle Komponenten in einer einzigen Zelle zusammenlaufen. Die Vision: dezentrale Stromversorgung aus Kläranlagen, wo Abwasser gereinigt und Strom erzeugt werden in einem einzigen Prozess. Zwei Probleme, eine Lösung.

HTL Braunau |  Max Schneeberger, Jana Pfeiffer  |  Betreuung: DI Bernhard Schmeitzl