Wissen


0

Alternative Energien Strom aus Viren

Beim Tippen auf der Tastatur Strom für den Bildschirm erzeugen - in Zukunft könnte das vielleicht möglich sein. Forscher aus Berkeley haben eine Methode entwickelt, bei der aus Viren Strom erzeugt wird, nur indem man auf sie drückt.

Stand: 22.05.2012

Illustration: Ein Daumen setzt den Virengenerator in Gang | Bild: colourbox.com, BR

Manche Viren können nicht nur krank machen, sondern auch Strom erzeugen und zwar mit dem sogenannten "Piezoeffekt". Dieses Phänomen ist schon seit 1880 bei Kristallen wie Quarz bekannt. Diese Kristalle tragen elektrische Ladungen in sich. Wenn man nun auf diese Kristalle Druck ausübt, verschieben sich diese Ladungen und es entsteht ein elektrisches Feld, sprich es fließt Strom.

Strom durch Druck

Elektrische Feuerzeuge nutzen den Piezoeffekt.

Auch elektrische Feuerzeuge arbeiten mit diesem Prinzip: Ein Kristall wird von einem Stößel eingedrückt, es entstehen eine Spannung und ein Funke, der dann Feuerzeuggas entzündet.

Umweltfreundliche Virengeneratoren

Würde man zum Beispiel Platten aus solchen Materialien in Joggingschuhe legen, könnte man mit jedem Schritt, den man macht, einen Akku aufladen. Das Problem an piezoelektrischen Generatoren ist bislang: Sie sind ziemlich teuer und die Herstellung ist nicht umweltfreundlich. Denn dabei werden die Kristalle oft mit Blei versetzt.

Forscher aus Berkeley haben jetzt gezeigt: Auch bestimmte Viren können unter Umständen auf diese Art wie ein Generator Strom erzeugen. Oben und unten sind Goldelektroden, dazwischen 20 dünne Schichten aus Viren. Sie sind gentechnisch verändert und haben spezielle, negativ geladene Anhängsel an ihrer Oberfläche.

Kostengünstig und praktisch

Die Bakteriophage (rot) dringt in die Bakterie (grün) ein und programmiert sie in eine Bakteriophagen-Fabrik um.

Besonders praktisch: Diese Viren sind sogenannte Bakteriophagen, genauer: M13-Bakteriophagen. Das heißt, sie können in Bakterien eindringen und diese in "Bakteriophagenfabriken" umprogrammieren. Sie sind also ziemlich leicht und unkompliziert in großen Mengen herzustellen. Weil Bakteriophagen nur Bakterien angreifen, sind sie für den Menschen ungefährlich. Der zweite Vorteil: In einem schwachen elektrischen Feld ordnen sich diese Viren selbstständig in Reihen an, die dann zwischen die Goldelektroden geschichtet werden können. All das macht den Virengenerator kostengünstig und er ist auch schnell in großen Mengen herstellbar.

Wenn man nun mit dem Daumen Druck auf die 20 Virenschichten ausübt, werden die negativ geladenen Anhängsel verschoben und es fließt Strom. Nicht besonders viel, aber immerhin reichte es im Versuch schon, um bei einem LCD-Display für einige Sekunden die Ziffer 1 anzuzeigen.

Viren könnten gefährlich werden

Dass für den Biogenerator Viren verwendet werden, macht manchen Sorgen. Zwar befallen diese M13-Bakteriophagen eigentlich keine Menschen oder Tiere, sind auch gentechnisch als nicht gefährlich eingestuft. Doch wie sie sich außerhalb des Labors verhalten werden, lässt sich nicht voraussagen, kritisiert Ulrike Protzer, Chefin des Insitutes für Virologie an der TU München.

"Es ist aber nicht auszuschließen, wenn so ein Phage in die Umwelt gelangt, und das ist jetzt das Worst-Case-Szenario, dass er auch einmal ein anderes Bakterium infiziert. Und es ist auch nicht sicher auszuschließen, dass er sich dort drin vermehrt und von einer Bakterienart in der Umwelt in die nächste springt. Das heißt, ich habe einen Bereich, der schwer kontrollierbar ist."

Professor Ulrike Protzer, TU München

In ferner Zukunft könnte man sein Handy vielleicht mit dem Virengenerator aufladen.

Theoretisch könnte man die Viren sterilisieren, zum Beispiel mit UV-Licht. Ob das ihre piezoelektrischen Eigenschaften zerstört, weiß man aber bislang noch nicht. Darüber hinaus wäre so ein Prozess sicherlich auch mit immensen Kosten verbunden, was den Virengenerator dann für die Massenproduktion wieder unattraktiv machen würde. Denn weil diese Art Generatoren nur wenig Strom erzeugt, bräuchte man große Mengen von ihnen.

Akkus laden für die Ewigkeit

Die geringe Energieausbeute ist das größte Hindernis für die Forscher. Ingenieur Norbert Schwesinger von der TU München bezweifelt darum, dass sich solche Biogeneratoren in nächster Zeit durchsetzen können.

"Wenn sie im Moment mit dem System der Kollegen von Berkely versuchen, einen Handy-Akku aufzuladen, dann dauert das etwa zwei, drei Generationen. Das heißt, sie müssten ihre Enkel und Urenkel noch mit einspannen, damit dieser Akku vollgeladen ist. Die Systeme, die zurzeit am Markt erhältlich sind, die schaffen das in Monaten bis einem halben Jahr."

Professor Norbert Schwesinger, TU München

Viren für Knochen- oder Nervenzellenproduktion

Davon lässt sich der Forscher Seung-Wuk Lee aber nicht einschüchtern. Er hofft, die Massenproduktion von elektrisch aktiven Viren demnächst auch in anderen Bereichen nutzen zu können. Zum Beispiel als Halbleiter für die Elektronik oder als Knochenmaterial oder als Nervenzellen für die Medizin.


0