Die Stromerzeugung bei gleichzeitiger Reinigung der Umwelt von Treibhausgasen sollte mit Bakterien realisierbar sein. In einer neuen Veröffentlichung haben Mikrobiologen der Radboud University gezeigt, dass es möglich ist, Methan verbrauchende Bakterien im Labor zur Stromerzeugung zu bringen. Die Studie erscheint in Grenzen in der Mikrobiologie am 12.04.
Die Bakterien, Candidatus methanoperedens, verwenden Methan zum Wachsen und kommen natürlicherweise in Süßwasser wie Gräben und Seen vor. In den Niederlanden gedeihen die Bakterien vor allem an Orten, an denen Oberflächen- und Grundwasser mit Stickstoff kontaminiert sind, da sie Nitrat zum Abbau von Methan benötigen.
Zunächst wollten die Forscher mehr über die im Mikroorganismus ablaufenden Umwandlungsprozesse erfahren. Außerdem waren sie neugierig, ob es möglich wäre, damit Strom zu erzeugen. „Das könnte für den Energiesektor sehr nützlich sein“, sagt Mikrobiologin und Autorin Cornelia Welte. „In den derzeitigen Biogasanlagen wird Methan durch Mikroorganismen produziert und anschließend verbrannt, das eine Turbine antreibt und so Strom erzeugt. Weniger als die Hälfte des Biogases wird in Strom umgewandelt, und das ist die maximal erreichbare Leistung. Wir wollen evaluieren, ob wir können es mit Mikroorganismen besser machen.“
Eine Art Batterie
Befreundete Mikrobiologen aus Nijmegen haben zuvor gezeigt, dass es möglich ist, Strom mit Anammox-Bakterien zu erzeugen, die während des Prozesses Ammonium anstelle von Methan verwenden. „Der Prozess in diesen Bakterien ist im Grunde derselbe“, sagt die Mikrobiologin Heleen Ouboter. „Wir bauen eine Art Batterie mit zwei Anschlüssen, von denen einer ein biologischer und der andere ein chemischer Anschluss ist. Wir züchten die Bakterien auf einer der Elektroden, an die die Bakterien Elektronen abgeben, die bei der Umwandlung von Methan entstehen.“ .“
Durch diesen Ansatz gelang es den Forschern, 31 Prozent des Methans in Strom umzuwandeln, sie streben jedoch höhere Wirkungsgrade an. „Wir werden uns weiterhin darauf konzentrieren, das System zu verbessern“, sagt Welte.
Heleen T. Ouboter et al, Methanabhängiger extrazellulärer Elektronentransfer an der Bioanode durch den anaeroben archaealen Methanotrophen „Candidatus Methanoperedens“, Grenzen in der Mikrobiologie (2022). DOI: 10.3389/fmicb.2022.820989